DE2110582A1 - Ultraschall-Stroemungsmesser - Google Patents

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER

4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Düsseldorf, 3. März 1971

WE 39,246
7116

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V, St, A.

Ultraschall-Strömungsmesser

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von gas- oder flüssigkeitsförmigen Medien (Fluden), insbesondere eine Ultraschall-Strömungsmesseranordnung mit in beiden Richtungen der Fludströmungen ausgesandten Impulsen.

Das übliche Arbeitsprinzip von Ultraschall-Strömungsmessern beruht darauf, Ultraschallwellen in zwei Richtungen durch ein Flud zu senden, und zwar einmal in Richtung der Strömung (stromabwärts) und zum andern entgegengesetzt der Strömungsrichtung (stromaufwärts), und sodann die Übertragungszeiten - normalerweise für gleich lange Wege - miteinander zu vergleichen. Die Geschwindigkeit, mit der die Wellen sich in dem Flud fortpflanzen, ist längs der beiden Wege dieselbe, während die Übertragungs- oder Laufzeit sich entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit des Fludes ändert, wodurch die Laufzeit stromabwärts verkürzt und stromaufwärts verlängert wird. Aus der Differenz zwischen der Laufzeit in Stromaufwärtsrichtung einerseits und Stromabwärtsrichtung andererseits kann die Strömungsgeschwindigkeit des Fludes entweder mittels eines Zeitdifferenz- oder eines Frequenzdifferenzverfahrens errechnet werden.

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Telefon (O211) 32O8 58 Telegramme Custopat

Die grundsätzliche Theorie der Zeitdifferenz- und Frequenzdifferenzverfahren läßt sich wie folgt erläutern: Es sei beispielsweise angenommen, daß eine Leitung mit einer gleichförmigen Strömung der Geschwindigkeit ν zwei Sender-ZEmpfängeranordnungen aufweist, wobei Sender und Empfänger jeweils im Abstand d voneinander angeordnet sind. Wenn die Schallgeschwindigkeit des Fludes bei Strömungsstillstand c ist, so gilt für die Laufzeit t. in Stroräabwärtsrichtung bzw. für die Laufzeit t_R in Stromaufwärtsrichtung :

*A - cTv ^bzw· *3 - c=v.

Wenn für beide Strecken gleichzeitig ein Impuls ausgesandt wird, so treffen die Signale zu Zeitpunkten ein, die voneinander um den folgenden Betrag abweichen:

At = t - t" - ^2dv„

ο Ά Δ— Ζ .

Die Fludströmungsgeschwindigkeit ν ist für alle praktischen Anwendungensfälle in Verbindung mit Flüssigkeiten fast immer viel kleiner als die Schallgeschwindigkeit c des in iiuhe befindlichen Fludes. Für diese Fälle ist die Näherungsgleichung

At=

ausreichend genau, ^ t ist somit ν proportional, wobei die Meßoder Eichkonstante eine Funktion von c ist. ν läßt sich aus der Beziehung ermitteln:

v= ^- C²At,

worin l/2d eine Konstante ist. In genau arbeitenden Schaltungsanordnungen muß für c jeweils eine Korrektur vorgenommen werden.

Bei dem üblichen Frequenzdifferenzverfahren wird der am einen Ende der beiden Übertragungsstrecken empfangene Impuls verwendet, um einen anderen Sendeimpuls auszulösen, so daß in den beiden Übertragungsstrecken eine Impulsfolge erzeugt wird, deren Periode der Laufzeit gleicht. Dies ist als Umlauf prinzip (sirg-«around

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method) bekannt, und der Aufbau aus Schaltkreisen, Sendern bzw, Empfängern und Übertragungsstrecken für die einzelnen Impulsfolgen wird als Umlaufkreis (sing-around loop) bezeichnet. Die Wiederholungsfrequeiizen f. für die Impulsfolge in Stromabwärtsrichtung und f, für die Impulsfolge in Stromaufwärtsrichtung sind:

1 c+v -,ο 1 c-v

so daß die Frequenzdifferenz ist:

Die Frequenzdifferenz ist der Geschwindigkeit ν des Fludes proportional und unabhängig von c, der Schallgeschwindigkeit des in Ruhe befindlichen Fludes.

Ein wesentlicher Vorteil des Zeitdifferenzprinzips gegenüber dem Frequenzdifferenzprinzip ist die Fähigkeit, schnell anzusprechen, da für jedes Übertragungsintervall eine Geschwindigkeitsbestimniung vorgenommen werden kann. Jedoch erforderten bisherige Versuche, nach dem Zeitdifferenzprinzip zu arbaeiten, üblicherweise die Messung der Zeitdifferenz zwischen empfangenen Impulsen nach einem einzelnen Übertragungsvorgang, Das bedeutete, daß sehr kleine Zeitdifferenzen gemessen werden mußten, insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten, und daß das Schaltungssystem von einer Bestimmung der Schallgeschwindigkeit c des in Ruhe befindlichen Fludes abhängig war_o Das Frequenzdifferenzprinzip liefert demgegenüber eine verhältnismäßig leicht meßbare Größe und bleibt außerdem von den Auswirkungen der Schallgeschwindigkeit des im Ruhezustand befindlichen Fludes unbeeinflußt, weist jedoch wegen des langen Zählintervalls, das zur genauen Bestimmung einer Frequenzdifferenz bei niedrigen Geschwindigkeiten erforderlich ist, eine sehr langsame Ansprechzeit auf. Weiterhin sind für das Frequenzdifferenzprinzip zwei Sender-/Empfängeranordnungen erforderlich, um den Zustand zu vermeiden, daß eine Sende-/Empfangseinrichtung zur gleichen Zeit

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zu senden und zu empfangen versucht. Das Zeitdifferenzprinzip läßt sich andererseits mit Hilfe einer einzigen Sende-/Empfängeranordnung verwirklichen, indem ein Sender nach Abgabe der Sendeimpulse als Empfänger umgeschaltet wird.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Zeitdifferenz-Strömungsmessersystem geschaffen, bei dem die Impulse in beiden Richtungen unter Verwendung von entweder zwei Sender-/Empfängeranordnungen oder einer einzigen Sender-/Empfängeranordnung in beiden Richtungen ausgesändt werden. Die empfangenen Impulse lösen in beiden Strecken wie bei dem Frequenzdifferenzprinzip in * ihren entsprechenden Strecken umlaufende Sendeimpulse aus. Jedoch erfolgt die Wiederholung der Impulse nicht wie bei dem Frequenzdifferenzprinzip kontinuierlich, sondern endet nach einer bestimmten Anzahl von Übertragungen in jeder Richtung. Die Zeitdifferenz zwischen entsprechenden empfangenen Impulsen in den beiden Übertragungswegen wird gemessen. Diese Zeitdifferenz wird über die ursprüngliche Zeitdifferenz hinweg ausgedehnt, und es wird dann die ausgedehnte Zeitdifferenz gemessen, um die Strömungsgeschwindigkeit dieses Fludes zu bestimmen.

Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Zeitdifferenz zwischen dem zuletzt empfangenen Impuls in einer Folge von Umlaufkreisimpulsen und dem entsprechenden Impuls in der anderen Folge gemessen. Dadurch wird die Zeitdifferenz um einen der Anzahl der aufgetretenen Wiederholungen gleichen Faktor ausgedehnt. Diese gedehnte Zeitdifferenz läßt sich viel leichter mit einer bestimmten Genauigkeit messen als die Zeitdifferenz zwischen der ersten Gruppe empfangener Impulse.

Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung werden die Zeitdifferenzen zwischen entsprechenden Impulsen in den Impulsfolgen aufsummiert: diese Summierung, die der grundsätzlichen Zeitdifferenz zwischen empfangenen Impulsen immer noch proportional ist, ermöglicht eine größere Empfindlichkeit und eine Messung mit noch größerer Genauigkeit bei der Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit. Die hierbei verwendeten Schaltungsanordnungen

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für die Messung der Strömungsgeschwindigkeit sind offenbar so, daß die zeitliche Verzögerung zwischen stromaufwärts und stromabwärts in einem Flud, das sich längs einer bestimmten Bahn bewegt, ausgesandten akustischen Impulsen durch wiederholte Übertragungen nach dem Umlaufprinzip vervielfacht wird. Solche Systeme haben den Vorteil einer schnellen Ansprechzeit, ohne daß deshalb - insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten - sehr kleine Zeitdifferenzen gemessen werden müßten, weil die zeitlichen Verzögerungen zwischen Impulsen in Stromaufwärtsrichtung und in Stromabwärtsrichtung über eine bestimmte Zeitdauer hinweg kumuliert werden.

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit weiteren Merk^mlen anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert» In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch die Unterbringung von Sender-/ Empfängeranordnungen eines Ultraschall-Strömungsmessers;

Fig, 2 die zeitliche Zuordnung von ausgesandten und

empfangenen Impulsen für das übliche Zeitdifferenzsystem;

Fig. 3 eine praktischere Ausbildung eines Ultraschall-Strömungsmessers, bei dem die Sender bzw. Empfänger in den.Wandungen einer ein Flud führenden Leitung und nicht innerhalb der Leitung selbst angeordnet sind;

Fig. 4 schematisch ein Blockschaltbild einer Ausführungsforift der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5A und die zeitliche Zuordnung von die Arbeitsweise der 5B Schaltungsanordnung der Fig, 4 repräsentierenden Impulsfolgen;

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Fig, 6 schematisch ein Schaltbild mit dem grundsätzlichen Aufbau für die c-Korrektur in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 4;

Fig. 7 ein Diagramm der Ausgangsspannung der Schaltung

der Fig. 6 in Abhängigkeit von der Zeit;

Fig. 8 schematisch ein Blockschaltbild einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9A und Impulsfolgen, die die Arbeitsweise der Schal-9B tungsanordnung nach Fig. 8 repräsentieren;

Fig. 10 schematisch ein Schaltbild der in Verbindung mit

der Schaltungsanordnung der Fig. 8 verwendeten c-Korrektur;

Fig. 11 ein Impulsdiagramm, das die Arbeitsweise der

Schaltung nach Fig. 10 veranschaulicht;

Fig. 12 schematisch ein Blockschaltbild eines weiteren

Ausführungsbeispiels der Erfindung; und

Fig. 13 ein die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung der

Fig. 12 veranschaulichendes Impulsdiagramm.

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Im einzelnen ist in der Zeichnung mit Fig. 1 eine Leitung K veranschaulicht, die in Richtung eines Heiles ν von einem gasförmigen oder flüssigen Medium (Flud) mit einer Geschwindigkeit ν durchströmt wird. In der Leitung K ist ein erster Ultraschallsender S_A, ferner ein erster Ultraschall-Empfänger R,. angeordnet. Die von dem Sender S an den Empfänger R. ausgesandten Ultraschall-Impulse haben daher eine Geschwindigkeit (c+v), wobei c die Schallgeschwindigkeit für das im Ruhezustand befindliche Flud und v_u wie oben ^ö durchströmende

erwähnt, die Geschwindigkeit für das die Leitung K/Flud sind. Außerdem ist ein zweiter Sender S_ vorgesehen, der mit einem zweiten Empfänger R zusammenwirkt. In diesem Fall erfolgt die Aussendung der Ultraschallwellen von dem Sender S_D an den Empfänger R_D in einer zu der Strömung des Fluds durch die Leitung K entgegengesetzten Richtung. Die Ausbreitung der von dem Sender S„ an den Empfänger R^, abgegebenen Ultraschallwellen ist daher durch den Ausdruck (c-v) bestimmt.

Wie weiter oben erwähnt, lassen sich die jeweiligen Laufzeiten t. in Strömungsrichtung sowie die Laufzeit t_D für die Ausbreitung der Ultraschallenergie von dem Sender zu dem Empfänger stromaufwärts wie folgt ausdrücken:

(λ \ + _ d und
CiJ t_A - -

(2) t_n -

c-v

Wenn für beide Übertragungswege zu gleicher Zeit ein Impuls ausgesandt wird, so werden diese Impulse von den entsprechenden Empfängern zu Zeiten aufgefangen, die sich um den nachfolgenden Wert voneinander unterscheiden:

(3)At - t_e - t

B A Π2 2
c -v

was sich, wie bereits erwähnt, für den praktischen Einsatz bei Flüssigkeit, wo v«c,als folgende NäherungsgMchung ausdrücken

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läßt;

(4) At

Somit ist Δ t proportional ν, wobei die Eichkonstante eine Funktion von c ist, und unter der Voraussetzung; daß ν « c, kann ν aus der Beziehung:

(5) ν

ST

bestimmt werden, worin l/2d eine Konstante ist.

Die zeitliche Zuordnung der ausgesandten und empfangenen Impulse zueinander ist mit Fig. 2 wiedergegeben. Die Impulse der Sender S. und S„ werden gleichzeitig ausgesandt. Jedoch ist die für die Übertragung des Impulses von dem Sender S. an den Empfänger R. erforderliche Laufzeit t. kleiner als die für die Übertragung des Impulses von dem Sender S₀ an den Empfänger R_ erforderliche Laufzeit t weil der Impuls von dem Sender S„ sich stromaufwärts \*eiter bewegt. Die Zeitdifferenz zwischen den empfangenen Impulsen ist daher Δ t. Unter der Annahme, daß Δ. t und c sich bestimmen lassen, läßt sich auch die Geschwindigkeit des die Leitung K durchströmenden Fludes entsprechend der Gleichung (5) ermitteln.

Zur Bestimmung von c müssen die Laufzeiten gemessen werden, wie die folgende Ableitung zeigt. Gleichung (3) läßt sich schreiben:

(6)	ι	it- Jl	( ,1	d2	und
Aus	den	Gleichungen	2	-V
(7)		*Ä *B -	(1)	2* -V
d2
2 C

und (2) erhält man:

Durch Einsetzen der Gleichung (7) in Gleichung (6) ergibt sich: (8) At = ²VtAtB

10 9 8 3 8/125/*

Auf lösung nach v ergibt

(9) ν - φ f

^{2 f} A *B

So läßt ν sich genau (d.h. ohne Erfüllung der Bedingung daß v« c) durch die meßbaren Größen Δι, t_A und t„ angeben. Die Näherungsform der Gleichung (9) entsprechend der Gleichung (5) ist:

(I₀) ν - ±At

worin t_NJ1 die Laufzeit bei Strömungsstillstand ist.

Wie oben erwähnt, sind schon Anordnungen entwickelt worden, um die Geschwindigkeit eines eine Leitung durchströmenden Fludea durch Messung von At, d. h. der Zeitdifferenz zwischen einem einzigen Paar empfangener Impulse, zu bestimmen. Diese Zeitdifferenz ist jedoch im allgemeinen sehr klein und außerordentlich schwer meßbar, so daß die Genauigkeit solcher Anordnungen begrenzt ist. Wie ersichtlich, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Bestimmung der Geschwindigkeit entsprechend der obigen Gleichung (9), worin die Größe A t ausgedehnt oder durch Wiederholte Übertragung von Impulsen nach dem Umlaufprinzip größer gemacht wird.

Bei der praktischen Anwendung der Erfindung für Leitungen würden die Sender bzw. Empfänger nicht unmittelbar in der mit Fig. 1 gezeigten Form in der Leitung angeordnet, obwohl dies für Geschwindigkeit smessungen in einem Medium großer räumlicher Ausdehnung wie etwa den Meer möglich wäre. Vorzugsweise werden die Sender bzw. Empfänger jedoch in den Wandungen der Leitung bzw. in die Wandungen der Leitung durchsetzender Form angeordnet, etwa wie das in Fig, 3 gezeigt ist. In diesem Fall lauten die den Gleichungen (3)(5)und(9) entsprechenden Gleichungen:

(11) At - ²ψ ^{ctg 9} j

C-(V COS Θ)

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2 Ί10582

(12) ν * ( ) c² At₁ (ν « c)

(13) ν = ( ) ^A *

^k2sin θ cosO' t. t_ß '

worin D = Durchmesser der Leitung K und θ = Winkel zwischen Übertragungsweg und Leitungsachse, Wie ersichtlich, unterscheiden sich die Gleichungen (11), (12) und (13) von den Gleichungen (3), (5) und (9) nur hinsichtlich der Konstanten, die von dem geometrischen Aufbau abhängen. Aus Gründen der Einfachheit werden die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung unter der Annahme beschrieben, daß die Sender bzw. Empfänger mit ihrer Wirkungsrichtung parallel zur Längsrichtung der Fludströmung und nicht unter einem bestimmten Winkel dazu angeordnet sind, nachdem die gegebenen Gleichungen nur durch verschiedene Konstanten modifiziert werden müssen, wenn die Sender bzw. Empfänger in den Wandungen der Leitung angeordnet sind.

Ultraschall-Strömungsmesser, der auf der Basis der Messung von ΝΛΤ arbeitet

Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit Fig. 4 wiedergegeben. Der Umlaufkreis A enthält einen Verstärker 1, eine Triggerstufe 2, einen astabilen Multivibrator 3, einen Blockoszillator 4, einen Sender S sowie einen Empfänger R. sowie den akusti-

sehen Übertragungsweg durch das Flud. Der anfängliche Übertragungsimpuls erscheint gleichzeitig mit der Erregung des Umlaufkreises A durch ein von der Leitung 1OA geführtes Signal. Der Blockoszillator 4 erzeugt einen Impuls, der seinerseits den Sender S. anregt. Das von dem Empfänger R. empfangene Signal ergibt eine kurze stoßartige Folge von Schwingungen. Dieses Signal wird durch den Verstärker 1 verstärkt, dessen Ausgang die Triggerstufe in einem vorgegebenen Bereich jedes empfangenen Impulses, insbesondere der Anstiegsflanke der ersten oder zweiten Halbperiode, einen Trigger», impuls erzeugen läßt, Dieses Triggersignal ruft eine änderung des Schaltzustandes des astabilen Multivibrators 3 hervor, dessen dabei erzeugtes Ausgangssignal den Blockoszillator 4 triggert, so daß es zu dem vorgesehenen regenerativen UmlaufVorgang kommt. Der

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astabile Multivibrator 3 arbeitet nicht wie üblich freilaufend, sondern wird entsprechend der höheren Umlauf-Wiederholfrequenz durch Impulse der Triggerstufe 2 synchronisiert. Das Freilaufverhalten des Multivibrators 3 läßt sich für einen Selbstanlauf, wenn ein akustischer Impuls blockiert wird, sowie für Prüfzwecke beim Fehlen eines Fludweges auswerten. Eine weitere Funktion kann der astabile Multivibrator 3 dadurch ausüben, daß er während eines Intervalls in dem Zustand bleibt, in den er durch den Impuls von der Triggerstufe 2 überführt worden ist. Während dieses Intervalls ist der Multivibrator 3 gegenüber durch falsche Signal am Verstärkereingang erzeugten Triggerimpulsen unempfindlich. Solche falschen Signale können beispielsweise durch die Sendeimpulse in der zweiten Umlaufschleife der mit zwei SenderyEmpfängeranordnungen arbeitenden Ausfuhrungsform der Erfindung auftreten^ die direkt auf den Verstärkereingang einwirken. Die Umlaufschlei fe B arbeitet identisch.

Jedes Intervall begrenzter Umlaufdauer wird periodisch durch den Zeitgeber 9 eingeleitet, der einen ein A-Gatter 10 und ein B-Gatter 11 öffnenden Impuls liefert. Die Multivibratoren 3 und 7 werden dadurch in den EIN-Zustand überführt und erzeugen, wie oben erwähnt, den ersten Übertragungsimpuls für die beiden Umlaufkreise. Die im Verlauf des weiteren Betriebes des Umlaufkreises A von dem Multivibrator 3 erzeugten Ausgangssignale speisen einen voreingestellten Zähler 15, der jeden den Blockoszillator 5 speisenden Ausgangsimpuls des Multivibrators 3 zählt. Als erster Impuls wird der A_Q-Impuls erzeugt, wie mit dem A-Sendeimpulsdiagramm der Fig. 5A gezeigt. Der Zähler 15 ist so voreingestellt, daß der N-te Impuls A„ den Zähler 15 einen Ausgangsimpuls abgeben läßt, der das A-Gatter 10 schließt und den Multivibrator 3 und damit den Umlaufkreis A deaktiviert. Die Impulsdiagramme der Fig. 5 A gehen davon aus, daß zwei Sender-/Empfängeranordnungen Verwendung finden. Der N-te Sendeimpuls tritt auf (wobei der Anfangsimpuls der O-te Impuls ist), jedoch spricht der Umlaufkreis A auf den dadurch ausgelösten Empfangsimpuls nicht an. Der Zähler 15 öffnet ebenfalls ein Gatter 12, so daß der dem N-ten Sendeimpuls in dem Umlaufkreis B (B_n) entsprechende nächste Schaltübergang des Multivibrators 7durch

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das Gatter 12 übertragen wird, während alle vorhergehenden Ausgangssignale des Multivibrators 7 gesperrt wurden. Das Ausgangssignal des Gatters 12 schließt das B-Gatter 11 und bricht den Umlaufvorgang des Umlaufkreises B ab.

Der Ausgangsimpuls des Zählers 15, d. h., der A_n-Impuls, wird ebenfalls zu einer Differenzstufe 14 geleitet, die die Differenz NAt zwischen den Nt-impulsen erfaßt. Diese Differenzstufe 14 wird durch den Ausgangsimpuls des Zählers 15 in ihren EIN-Zustand geschaltet, so daß ihr Ausgang auf einem speziellen Spannungsniveau liegt, das durch eine c-Korrekturstufe 13 in nachstehend noch zu beschreibender Weise bestimmt wird. Der dem B_N-Impuls entsprechende Ausgang des Gatters 12 beaufschlagt die Differenzstufe 14 ebenfalls und sorgt dafür, daß diese in ihren AUS-Zustand überführt wird j Die Differenzstufe 14 erzeugt somit einen Ausgangsimpuls, dessen Breite gleich dem Abstand zwischen den Impulsen A_n und B„ ist, d. h., Nt -Nt = NAt, Das Ausgangssignal des Strömungsmessers entspricht dem Durchschnittswert einer Reihe wiederholt auftretender NAt-Impulse.

Die c-Korrekturstufe 13 liefert ein Ausgangssignal, das mindestens während des Intervalls, in dem der N^t-Impuls auftreten kann,

2 ··

dem Wert l/t proportional ist und eventuelle Änderungen des Schallgeschwindigkeitswertes c berücksichtigt. Dieses Signal wird zu dem Zeitpunkt durch den Zeitgeber 9 ausgelöst, zu dem die beiden Umlaufkreise A und B zu arbeiten beginnen, und der Wert t für das Ausgangssignal der c-Korrekturstufe 13 wird von diesem Augenblick an gemessen.

Das Ausgangsspannungsniveau der Differenzstufe 14 gleicht während des Auftretens des NA t-Impulses der augenblicklichen Ausgangsspannung der c-Korrekturstufe 13. Die nachstehende Betrachtung zeigt, daß der Ausgang der NAt-Differenzstufe 14 in der durch die Gleichung (9) erforderlichen Weise dem Ausdruck Δt/(t.t_n) proportional ist.

Es sei angenommen, daß der Ausgang der c-Korrekturstufe 13 den

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2
Wert E-/t hat, worin E- eine konstante Spannung ist. Das Spannungsniveau des NA t-Impulses gleicht dem Ausgangsniveau der c-Korrekturstufe 13 und beginnt bei Nt., während es bei Nt_D endet. Der mittlere Ausgangswert der N Δ t-Differenzstufe 14 ist

i^Ntb
(14) E_n = *1. /' _J^ dt - ( *l_ ) t_a-t_A = Ci ) AL

Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung der für die Korrekturstufe 13 gewünschten, dem Wert 1/
weiter unten beschrieben.

13 gewünschten, dem Wert l/t proportionalen Ausgangsspannung wird

Weitere Ausführungsformen für N Δ t-Differenzstufen 14 hängen in ähnlicher Weise von der Korrektur eventueller Änderungen des Wertes c ab. Zwei spezielle ΝΔt-Schaltungsanordnungen sind: Ein Sägezahngenerator, der auf eine von ΝΔt abhängige Scheitel-

spannung ansteigt, wobei der Sägezahn^nstieg dem Wert l/t proportional gemacht wird, sowie eine Kombination von einem Oszillator und einem Gatter, die eine Ausgangsspannung in der Formfeiner Zählung liefert, bei der die Anzahl der während des NA t-Intervalls auftretenden Wiederholungen gezählt wird, v/obei dann die

2
Oszillatorfrequenz dem Wert l/t proportional gemacht wird. Als Beispiel für einen Sägezahngenerator kommt ein Kondensator C in-

frage, der von einem dem Wert 1.,/t gleichen Strom aufgeladen wird,

wobei I- ein konstanter Strom ist. Nach der Ladung mit diesem

Strom während des Intervalls N Δ t beträgt die Kondensator-Scheite lspannung:

(15) E - ¹I f 1 dt - ¹I At .

Ein ähnliches Ergebnis läßt sich für den Fall nachweisen, daß die einzelnen Wiederholungen gezählt werden.

Die vorstehende Beschreibung der Schaltungsanordnung der Fig. 4 ging davon aus, daß zwei Sender-/Empfängeranordnungen verwendet

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werden. Die bei Verwendung nur einer Sender-/Empfängeranordnung erforderlichen Änderungen sind mit gestrichelten Linien in Fig. 4 angedeutet, und die zugehörigen Impulsfolgen finden sich in Fig. 5B. Die Sender S. und S sowie die Empfänger Rg und R sind jeweils mit dem Ausgang des einen Umlaufkreises und dem Eingang des anderen Umlaufkreises verbunden. Der Verstärker ist so ausgelegt, daß er nach der durch den Sendeimpuls des anderen Umlaufkreises hervorgerufenen Überlastung rasch regeneriert; und die vorstehend beschriebene Arbeitsweise der Multivibratoren 3 und 7 verhindert ein falsches Triggern in einem der beiden Umlaufkreise.

" Um eine gegenseitige Beeinträchtigung zwischen frühen Impulsen in den beiden Umlaufkreisen zu verhindern, ist an zwei Stellen des Blockschaltbildes (Fig. 4) eine Verzögerung feingeschaltet. Eine Verzögerungsstufe 16 sorgt dafür, daß der Umlaufkreis B mit einer Verzögerungszeit V nach dem Wirksamwerden des Umlaufkreises A zu arbeiten beginnt. Eine weitere Verzögerungsstufe 17 sorgt für eine Kompensationsverzögerung vor der Einspeisung des A_n-ImpUlses in die Differenzstufe 14. Die Verzögerungsstufe 16 sorgt außerdem dafür, daß das Ausgangssignal der c-Korrekturstufe 13 erst beginnt,nachdem ein Zeitintervall t im Anschluß an einen Zeitimpuls des Zeitgebers 19 aufgetreten ist, so daß das Ausgangssignal seinen richtigen Wert während des Erscheinens des NAt-

\ Impulses hat, der ja in der beschriebenen Weise durch die Verzögerungsstufen 16 und 17 verzögert worden ist. Diese Verzögerungsstufen sind der Einfachheit halber in Fig. 4 (mit gestrichelten Linien) als gesonderte Blocks wiedergegeben,jedoch ist es vorzugsweise möglich, für beide Verzögerungsvorgänge die_selbe Verzögerungsstufe zu benutzen.

Der Grundgedanke bei der c-Konektur besteht darin, eine Ausgangs-

2 2 2

Spannung zu erzeugen, die sich proportional zu c (genauer c -v ) ändert. Vernachlässigt man den geringen Einfluß von ν auf die gesamte Laufzeit der Impulse zwischen Sender und Empfänger, so ist txTu ⁼ d/c. D.h.,die Laufzeit t_K„ ist bei Strömungsstillstand umge-

J\Ü * JNJ?

kehrt proportional zu c. Wenn daher eine Spannung erzeugt wird,

2

die proportional zu l/t_N{, ist, so ist sie auch proportional zu c

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^r 4

(siehe Gleichung (1O)). Wenn eine Spannung erzeugt wird, die ent-

sprechend l/t schwankt, worin t die auf einen Sendeimpuls folgende Zeit ist, und der Wert dieses Signals zur Zeit t_N„ - entsprechend dem Eintreffen des empfangenen Impulses - ausgetastet wird, so

2 2

ist der Ausgang proportional zu l/t._TT, und damit zu c , Das Aus-

tasten des sich entsprechend l/t ändernden Ausgangssignals über das Nz\t-Intervall ergibt eine Korrektur entsprechend der genauen Gleichung (9) anstelIe der Näherungsgleichung (10), wie das gezeigt wurde.

Der gewünschte Kurvenverlauf des Ausgangssignals wird durch An-

2
näherung der l/t -Funktion mittels einer exponentiell abfallenden Funktion erhalten, die durch Widerstände und Kondensatoren erhalten werden kann. Die Annäherung braucht dabei nur in dem begrenzten Bereich gut zu sein, in dem t_XT_ sich entsprechend den änderungen des Wertes c eines bestimmten strömenden Fludes, etwa aufgrund von Temperaturschwankungen, ändert. Beispielsweise ändert sjdi c für flüssiges Wasser zwischen 1500 und 1670 m/sec als Funktion der Temperatur, was einer Abweichung von + 5,1 % von dem Mittelwert von 1590 m/sec entspricht. Die c-Korrektur könnte auch größere Abweichungen des Wertes c zwischen verschiedenen Fluden ausgleichen, jedoch wird man in solchen Fällen wahrscheinlich mit einer manuellen Einstellung des c-Korrekturbereiches arbeiten,um den Hauptanteil der Abweichung zu berücksichtigen. In dem obigen Bei-

2
spiel ist die c -Abweichung + 10,4 %.

Fig. 6 zeigt eine Schaltung, deren Ausgangsspannung der gewünschten

2 ··

l/t -Funktion mit guter Genauigkeit über einen c-Anderungsbereich von + 30 %, also über einen weiteren Bereich als allgemein benötigt, entspricht. Wie noch gezeigt wird, arbeitet die weiter unten beschriebene Schaltung der Fig. 10 nach dem gleichen Kurvenanpassungsprinzip, jedoch weist sie aus praktischen Gründen zusätzlich eine Verzögerung zwischen dem Sendeimpuls und dem Beginn des exponentiellen Abfalls auf. Der Zweck der Verzögerung besteht darin, den exponentiellen Abfall zeitlich näher zu dem interessierenden Bereich beginnen zu lassen. Ein Vorzug besteht darin, die Anfangsspannung zu verringern, die erforderlich ist, um eine bestimmte Spannung

1 0 9 8 3 8 / 1 ? ^rU

in dem interessierenden Bereich zu erhalten.

Das c-Korrekturausgangssignal kann für jede Übertragung oder für jede Gruppe von Widerholungen erzeugt werden. Im ersten Fall ist die Austaäzeit t_N„,im zweiten Fall Nt_N„, Die Zeitraaßstäbe der Ausgangssignale unterscheiden sich daher nur durch einen Faktor N.

Die Schaltung der Fig. 6 enthält eine Potentialquelle E₃,die über ein Gatter 54 einen Kondensator 56 beaufschlagen kann. Parallel zu dem Kondensator 56 ist eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 58 und einer zweiten Potentialquelle E₄ angeordnet.

Der Spannungsabfall an dem Kondensator 56 und die sich ergebende Ausgangsspannung e läßt sich mit der Kurve der Fig. 7 wiedergeben, die durch die folgende Gleichung bestimmt ist;

(16) e_o - K₁ - K₂t + K₃

worin

^Kl ~ ^E3 " ^E4
K = 1/RC und
K₃ = E₄.

) 2

K-, K_n und K„ sind so gewählt, daß e dem Wert (l/t) über einen

χ Α ο Ο

begrenzten Zeitbereich proportional ist, der in Fig. 7 mit der Bezeichnung TD versehen wurde. Durch Einsetzen der verschiedenen Werte von t in dem Bereich TD in die vorstehende Gleichung (16) und mit Hilfe eines Kurvenanpassungsverfahrens können daher die optimalen Werte für E₃, E₄ und RC benimmt werden.

2
Die dem Wert c proportionale resultierende Ausgangsspannung e erscheint zwischen den Anschlüssen 60 und 62. Normalerweise ist das Gatter 54 geschlossen, so daß der Kondensator 56 mit der

Spannung E„ geladen wird. Zum Zeitpunkt t sorgt jedoch ein Im- «3 ο

puls, der beispielsweise von dem Zeitgeber 9 abgegeben wird, für

1 0 9 8 3 8 / 1 ? ^r-> A

eine Sperrung des Gatters 54, so daß der Kondensator 56 über den Widerstand 58 und die Spannungsquelle E₄ entladen kann. Dies dauert an, bis das Ausgangssignal ausgetastet wird, worauf das Gatter 54 wieder geschlossen wird, so daß der Kondensator 58 sich vor Beginn des nächsten Meßzyklus wieder aufladen kann. Bessere Annäherungen

ο
des l/t -Kurvenverlaufes sind mit mehr Schaltungsaufwand für die c-Korrekturstufe möglich (durch den dann der Gleichung (16 )weitere Faktoren hinzugefügt würden ).

Ultraschall-Strömungsmesser, der auf der Basis der Messung der Summe der Zeitdifferenzen während eines bestimmten Zeitintervalls arbeitet

Wie ersichtlich, wird durch die Schaltungsanordnung der Fig. 4 nur die ΝΔt-Zeitverschiebung ausgewertet. Es ist jedoch ebenso möglich, zusätzlich auch die (N-I)A t-, (Ν-2)Δ t- und andere Zeitintervalle auszuwerten. Geht man davon aus, daß das Ausgangssignal die mittlere Spannung einer Impulsfolge ist, so kann die Ausgangsspannung durch Einschaltung aller Impulse zwischen demM-*tenund dem N-tenimpuls erhöht werden, wobei M<N. Die Ausgangsspannung ergibt sich aus:

(17) E = ^Δ2 > η Δ t,

ο m— *—·

η = M

worin E₂ das Impulsspannungsniveau und T die Gesamtwiederholdungsdauer sind. Die einfachste Lösung, die die größte Ausgangsspannung liefert, ist es, alle Impulse von Δ t bis N Δ t (d.h. M 1) einzuschließen. Die Ausgangsspannung ist daher gleich:

— ^N

(18) E₀ - _2

" η « 1

Äe Immer noch proportional zu Δ t, aber deutlich größer als die bei Auswertung nur der N Δ t-Impulstnordnung auftretende Spannung E₂/T . NAt ist.

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Ein© Schaltungsanordnung zur Durchführung des vorstehend erwähnten Prinzips ist mit Fig. 8 wiedergegeben, wobei mit Elementen der Fig. 4 übereinstimmende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die Schaltungsanordnung enthält wiederum zwei Umlaufkreise A und B mit jeweils einem Verstärker, einer Triggerstufe, einem astabilen Multivibrator und einem Blockoszillator.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 8 arbeitet in der gleichen Weise wie die Anordnung der Fig. 4, mit Ausnahme der Erfassungsschaltung und der Anordnung für die Korrektur von Schallgeschwindigkeitsänderungen. Die Grundbeschreibung geht mit Rücksicht auf die bessere Übersichtlichkeit wieder davon aus, daß zwei Sender-/Empfängeran-ordnungen vorgesehen sind. Änderungen, die erforderlich sind, um von dem Aufbau mit zwei Sender-/Empfängeranordnungen zu einem Aufbau mit einer Sender-/Empfängeranordoming zu gelangen, sind wieder mit gestrichelten Linien veranschaulicht.

Der Zeitgeber 9 löst periodisch die einzelnen Gruppen von sich wiederholenden Umlaufvorgängen für die Umlaufe/eise aus, indem er über das A~Gatter 10 und das B-Gatter 11 die Multivibratoren 3 bzw. 7 anstößt. A - und B -Impulse (vgl. Diagramm Fig. 9A) werden in dem Augenblick erzeugt, in dem die Multivibratoren angestoßen werden. Wenn der A_N-Impuls von dem Zähler 15 empfangen wird, so erzeugt er einen Impuls, der das A-Gatter 10 veranlaßt, den Multivibrator 3 und damit den Umlaufkreis A zu deaktivieren. Der Ausgangsimpuls des Zählers öffnet das Gatter 12, so daß der später erscheinende B_N-Impuls später über das B-Gatter 11 für eine Entregung des Multivibrators 6 und damit des Umlaufkreises B sorgt. Die zeitliche Auslösung und die Bestimmung der Arbeitsdauer für die Umlauf kreise sind daher dieselben wie für die in Vex'bindung mit Fig. 4 beschriebene, mit mehrfacher Zeitdifferenz arbeitende Grundschaltungsanordnung.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 überführen Impulse A_n in dem Umlaufkreis A ein Flip-Flop 68 in seinen EIN-Zustand, während entsprechende Impulse/äes B-Umlauf kreises dieses Flip-Flop 68 in seinen AUS-Zustand überfuhren. Das Flip-Flop 68 erzeugt so eine

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" ^: - 19 - 2Ί10582

Impulsfolge, wie sie in Fig. 9A wiedergegeben ist, wobei die Breiten aufeinanderfolgender Impulse den zeitlichen Abständen zwischen

den Impulsen A und B , A-. und B-, A_n und B_n gleichen. Die

Impulse A und B treten zum gleichen Zeitpunkt auf, so daß dadurch kein Ausgangsimpuls erzeugt wird. Das gleiche würde für alle Impulse zutreffen, wenn das Flud die Strömungsgeschwindigkeit ν = hätte. Die Ausgangsimpulse des Flip-Flops 68 haben aufeinanderfolgend die Abständest, 2^t, ...., N/\t, und die Ausgangsspannung einer zur Erfassung des Spannungsmittelwertes dienenden Stufe 72 würde sich aus Gleichung (18) ergeben.

Zur Korrektur von c-Änderungen wird das Niveau der Spannung E₂ der Ausangsimpulse des Flup-Flops 68 wie zuvor durch eine Spannung

ο verändert, die aus einem sich entsprechend l/t ändernden Signal ausgetastet wird. In diesem Fall erweist es sich jedoch nicht als günstig, mittels des ΝΔt-Impulses auszutasten, um eine dem Wert (Δΐ/t.t ) proportionale Ausgangsspannung zu erzeugen, weil das Ausgangssignal des Strömungsmessers sich aus einer Reihe von Impulsen zusammensetzt, so daß bei Verwendung einer Weiterführung der

2 zuvor eingesetzten c-Korrektur eine entsprechende Gruppe von l/t proportionalen Signalen mit η - der Anzahl von Impulsen (n=O, 1, 2, *...N) - proportionalen Zeitmaßstäben erforderlich wäre. Es könnte zwar ein Ausgangssignal verwendet werden, dessen Kurvenform sich

2
entsprechend l/t ändert, abe.r dessen Verlauf müßte dann über einen weiten t-Bereich genau sein. Ebenso würde jeder Impuls einen unterschiedlichen, sich entsprechend l/N (vgl. Gleichung (14) ändernden Spannungswert haben, so daß früheren Impulsen ein größeres Gewicht als späteren Impulsen zukäme und damit der Vorteil der Zeitdifferenzausdehnung vermindert würde. Statt dessen wird ein Ausgangssignal mit einer l/t proportionalen Kurvenform verwendet und dann durch einen Impuls fester Längen ausgetastet, so daß ein Gleichspannungswert E₂ erzeugt wird, der das Flip-Flop 68 speist und damit das Niveau der gesamten Folge von Ausgangsimpulsen auf eine Spannung E₂ regelt.

Die Verwendung einer festen Austastzeit für das l/t -Signal ist durch die Näherungsgleichungen (5) und (10) gerechtfertigt, die

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davon ausgehen, daß in den praktisch vorkommenden Anwendungsbe—

2 2
reichen gilt ν « c . Eine Auswertung der augenblicklichen Spannung

des l/t -Signal zu einem beliebigen Zeitpunkt zwischen t_A und t_n

würde eine c mit guter Genauigkeit proportionale Spannung ergeben. Eine etwas bessere Annäherung erfolgt tatsächlich durch ein c-Korrekturglied 66,das weiter unten beschrieben wird. Zunächst

ο
sei erwähnt, daß das l/t -Signal für jede'Umlaufwiederholung und nicht nur einmal für jede Folge von Wiederholungen wie bei der vorhergehenden Anordnung erzeugt wird. Dadurch wird lediglich der Zeitmaßstab durch einen Faktor N verringert und das Filtern der ausgetasteten Impulse zur Erzeugung einer glatten Ausgangs-Gleichspannung Ep erleichtert.

Der Ausgang des c-Korrekturgliedes 66 hat, wenn ein Signal E-/t während der Dauer t_ ausgetastet und der Mittelwert einer Impulsfolge mit dem ausgetasteten Niveau zur Bestimmung von E„ verwendet

wird,	den	Wert;	t
			Γ
(19)	E	= NE1	I
		T

*A^(tA ⁺ V

Wenn t gleich dem Mittelwert von Δ t, der für den zu erfassenden

Geschwindigkeitsbereich zu erwarten ist, gemacht wird, so gleicht t. + t dem Mittelwert von t_B,undjE₂ ist l/(t.t_B) mit guter Näherung proportional. Somit ist auch die Ausgangsspannung der zur Erfassung des Spannungsmittelwertes dienenden Stufe 72 dem Wert Δ t/t.t wie gefordert mit guter Näherung proportional.

Wenn nur mit einer Sende-/Empfängeranordnung gearbeitet werden soll, so wird wie zuvor eine Verzögerungsstufe 16 eingeschaltet, um den Umlaufvorgang in dem Umlaufkreis B nach Beginn des Umlaufvorganges des Umlaufkreises A um einen Zeitabschnitt V zu verzögern. Durch diese Verzögerung wird jedem der Ausgangsimpulse des Flip-Flops 68 eine konstante Breite zugefügt, so daß die aufeinanderfolgenden Impulse jetzt die Breiten Δι +T, 2At +Γ,,., , NAt + C haben. Um diese Erscheinung zu kompensieren, wird

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durch jeden Impuls des Umlaufkreises A ein monostabiler Multivibrator 70 getriggert, so daß eine Folge von N-Impulsen der Breitet erhalten wird. Der Mittelwert dieser Signalfolge wird durch eine zur Erfassung des Spannungsmittelwertes dienende Stufe 73 bestimmt, deren Ausgang mittels einer Subtratkionsstufe 75 abgezogenwlrd, so daß einäem Wert Δ t (für konstantes c) proportioni.es Ausgangssignal erhalten wird. Die c-Korrekturspannung bringt das Ausgangsniveau der Impulse des monostabilen Multivibrators 70 auf das Niveau der Impulse des Flip-Flops 68. Die Ausgangsspannung der Subtraktionsstufe 75 ist

N N

(20) E - ^E2 Y (nAt + Γ) ~ ^NE2^r =  ^E2 V η At,

η = 1 η = 1

worin wie zuvor durch Schwankungen des Wertes E₂ Schwankungen des Wertes c berücksichtigt werden. Diese Abwandlungen lassen sich auch bei Verwendung von zwei Sender~/Empfängeranordnungen einsetzen. Die Schaltungsanordnung wird dadurch auf andere Weise verbessert; Das Flip-Flop 68 braucht zu keinem Zeitpunkt besonders schmale Impulse oder Impulse mit der Breite 0 zu erzeugen, und die Bildung des Ausgangssignals durch Subtraktion ermöglicht eine bequeme Nullabstimmung des Meßgerätes (d. h. durch Veränderung der Breite oder des Niveaus von Impulsen des monostabilen Multivibrators), wenn Rest- A. t-Werte infolge geringfügiger Abweichungen in den Umlaufkreisen eine Nullverschiebung hervorrufen.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 mit nur einer Sende-/Empfängeranordnung wird am besten unter Bezugnahme auf die Impulsdiagramme der Fig. 9 B verständlich. In diesem Fall werden nur die ausgesandten Impulse der Impulsfolgen A^ und B_T eingesetzt, wobei die Impulse der Impulsfolge B™ gegenüber denen der Impulsfolge A-, um den Zeitabschnitt f verzögert sind. Da das Flip-Flop 68 durch einen ausgesandten Impuls des Uralaufkreises A in seinen EIN-Zustand und durch ausgesandte Impulse des B-Umlaufkreises in seinen AUS-Zustand überfüllt wird, erscheint sein

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Ausgangssignal als Impulsfolge FF. Der erste Impuls der Impulsfolge FF hat beispielsweise die Breite χ ; der zweite Impuls hat die Breite Δ t + t , der dritte Impuls hat die Breite 24 t + γ' ; usw.. Das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 7O, das in Fig. 9B als Impulsfolge M wiedergegeben ist, enthält Impulse jeweils gleicher Breite t , abgesehen von evtl. kleinen Abweichungen aufgrund einer Nullabstimmung,wie das oben erläutert wurde. Infolgedessen erhält man durch Abziehen der Impulse der Impulsfolge M von den Impulsen der Impulsfolge FF:

At + 2At + 3At +NAt,

was weiterhin A t proportional ist.

Wenn daher die Umlaufkreise A und B periodisch mit einer Periode T für N Wiederholungen gestartet werden und das Spannungsniveau der Impulse in der Impulsfolge FF den Wert E₃ hat, so ist die Ausgangaspannung E :

(21) E_n ·■= ^2 Υ η At.

η = 1

Die Schaltungsanordnung der Fig. 4 würde bei einer Wiederholungsperiode T, einem Ausgangsimpulsniveau E₃ und N = 5 eine mittlere Ausgangsspannung:

(22) E = ^5E2 ^{Δ t}

ο _T

haben. Andererseits ist für die Schaltungsanordnung der Fig. 8 die Ausgangsspannung;

(23) E - ^E2 <At+2 At+3 At+4 Δt+5 ^t) _ 15EgA t.

O 1 ■ 1 1 ■ Ii in 11 - ι Ν — - M> — ' ' «™

Somit wird die Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung der Fig. 8 gegenüber derjenigen der Schaltungsanordnung der Fig. 4 um den

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Faktor drei vergrößert. Vorteilhafterweise wird N so groß wie möglich gemacht. Der Maximalwert für N wird durch die Annäherung des M Δ t-lntervajfls an die Umlauf periode t» begrenzt. Allgemein wird die Ausgangsspannung um einen Faktor (N + l)/2 vergrößert.

Die Einzelheiten der c-Korrekturschaltung der Fig. 8 zeigt Fig.10, und die Wirkungsweise dieser Schaltung veranschaulicht das Kurvendiagramm der Fig. 11. Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist im Prinzip ähnlich derjenigen der Fig. 6, weicht jedoch insofern ab, als für jede Wiederholung eines Umlaufes in dem Umlaufkreis A ein neues Signal (l/t ) beginnt. Um die maximale Ausgangsspannung zu erhalten, wird die Korrekturspannung durch Aufladen eines Kondensators während eines Austastintervalls t erzeugt· Die

Scheitelspannung für den Kondensator wird durch Einschaltung eines hohen Widerstandes in den Entladungsweg gehalten. Die Zeitkonstante soll möglichst groß sein, um die Welligkeit klein zu halten und kleine Schwankungen im Ausgangssignal der Korrekturschaltung (vgl, Kurvenzug PH in Fig. 11) auszumitteln, Tatsächliche Änderungen der Schallgeschwindigkeit erfolgen relativ langsam, so daß die Schaltung nachfolgen kann. Die resultierende Ausgangsspannung beaufschlagt sowohl den monostabilen Multivibrator 7O und das Flip-Flop 68, so daß deren Ausgangsspannungswerte entsprechend den Änderungen der Schallgeschwindigkeit verändert werden.

Entsprechend der Schaltung der Fig« IO beaufschlagen ausgesandte Impulse des Umlaufkreises A einen Austast-Multivibrator 76, der in einer Leitung 78 die mit Fig» Il wiedergegebene Impulsfolge SMV erzeugt. Die Impulse dieser Impulsfolge treten jedesmal auf, wenn in dem Umlaufkreis A ein Impuls ausgesandt wird, und haben eine Breite, die gleich der Austastdauer t ist. Die Rückflanken der einzelnen Impulse der Impulsfolge SMV triggern einen zweiten monostabilen Verzögerungsmultivibrator 80, der die Ausgangsimpulsfolge DMV mit die Breite t, aufweisenden Impulsen abgibt. Die Schaltung der Fig_# IO weist einen Schalter 82, einen RC-Kreis 84, einen Austastkreis 86 sowie eine Scheitelwerterfassungsstufe 88 auf. Die am Ausgang des Multivibrators 76 in der Leitung 78

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auftretende Impulsfolge SMV beaufschlagt über einen Widerstand 90 die Basis eines Transistors 92 in dem Austastkreis 86, Wenn die Spannung den Wert Null hat, so wird der Transistor 92 gesperrt, so daß die Anode einer Diode 99 in der Scheitelwerterfassungsstufe 88 sich nicht mehr weiterhin etwa auf Massenpotential befindet. Dadurch wird der Kondensator 96 in der Scheitelwerterfassungsstufe 88 durch den Ausgang des RC-Kreises 84 über einen Emitterfolger 98 und einen Widerstand 1OO aufgeladen,-Beim Auftreten der RückfajLnke eines Austastimpulses der Impulsfolge SMV wird der Schalter 82 durch die Impulsfolge DMV, die ihrerseits in der beschriebenen Weise durch die Impulsfolge SMV getriggert wird, geschlossen (d»h», der Transister 102 wird in den leitenden Zustand überführt). Während der so eingeleiteten Verzögerung t , wird ein Kondensator 104 geladen, der über den Transistor 102 mit dem Anschluß B+ verbunden bleibt. Am Ende der Verzögerung wird der Transistor 102 durch den Multivibrator 80 gesperrt, so daß die Spannung in dem RC-Kreis 84 mit dem Kondensator 104, dem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 1O6 und einer Spannungsquelle 108 parallel geschaltet ist, abzufallen beginnt. Der Vorteil der Verzögerung des Anfangspunktes des abfallenden Abschnittes in dem Verlauf der Spannung an dem Kondensator (vgl. Kurve C in Fig. 11) besteht darin, daß mit kleiner anfänglicher Ladung des Kondensators eine höhere Spannung an dem Kondensator (Ausgangsspannung) des RC-Kreises erhalten werden kann. Mit anderen

Worten, es wird nur der interessierende Teil der l/t -Kurve erzeugt. Das Ausgangssignal wird von dem Emitter eines Eraitterfolgertransistors 110 der Scheitelwerterfassungsstufe 88 abgenommen und zum Festhalten des Ausgangspotentials des Flip-Flops 68 und des monostabilen Multivibrators 70 (vgl, Fig. 8) eingesetzt. Der Verlauf des Ausgangssignals des Austastkreises 86, das den Kondensstor 96 beaufschlagt, ist in Fig, 11 mit der Kurve S wiedergegeben, während das Ausgangssignal der Scheitelwerterfassungsstufe 88 in Fig. 11 mit der Kurve PR veranschaulicht ist. Wie aus Fig. 11 ersichtlich, endet der abfallende Bereich der Kurve C mit dem Ende eines Austastimpulses der Kurve S, Wenn der Austastimpuls aufgrund einer verlängerten Übertragungszeit in dem Umlaufkreis A zu einem späteren Zeitpunkt auftritt, so fällt die

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Kondensatorspannung in der mit der gestrichelten Linie angedeuteten Weise weiter ab, so daß eine niedrigere Spannung ausgetastet wird.

Ultraschallströmungsmesser, der auf der Basis einer Impulssummierung mit automatischer Schallgeschwindigkeit als Korrektur arbeitet

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden ausgesandte Impulse gezählt, und nach Zählung einer vorgegebaenen Anzahl von Impulsen wird die Geschwindigkeit bestimmt. Dies erfordert eine gesonderte Schallgeschwindigkeitkorrektur, Es ist jedoch ebenso möglich, einen auf der Basis einer Impulssummierung arbeitenden Strömungsmesser zu schaffen, der während eines festen Zeitintervalls wirksam bleibt, unabhängig von der Anzahl der Impulswiederholungen während dieses Intervalls, Dadurch wird keine c-Korrekturschaltung mehr benötigt, da die Schallgeschwindigkeitkorrektur automatisch erfolgt« Dies läßt sich anhand der folgenden mathematischen Zusammenhänge zeigen:
Da

(24) £ nAt - N(N+1) At,

η - 1

kann die obige Gleichung (21) wie folgt geschrieben werden

(25) E - ^E2 Ν(Ν+1)Δΐ
ο -Tjr . 2

Das feststehende Zeitintervall, währenddessen die Umlaufkreise wirksam sind, sollte für Geschwindigkeit voller Größe so gewählt werden, daß zwischen dem N-ten Impuls in dem Umlaufkreis B und dem (N+l)ten Impuls in dem Umlaufkreis A nahezu Koinzidenz erzielt wird. Dafür gilt

(26) N - ^te±n -" t

109838/125/,

(27) N + 1

worin t_eiß die Zeit ist, während der die Uralaufkreise innerhalb der einzelnen Perioden T wirksam sind.

Durch Einsetzen der Beziehungen (26) und (27) in Gleichung (25) ergibt sich:

v * ^E2^tein

"' Aus Gleichung (9) ergibt sich

At 2v

was sich in Gleichung (28) einsetzen läßt, so daß

(29) E - 2^tein V^tein " W ν
° dT

worin der Klaramerausdruck eine Konstante ist. Da zwischen dem A_n-- und dem Rj-Impuls genaue Koinzidenz angestrebt wird, nähern sich die Gleichungen (28) und (29) ihrerseits entsprechend genauer Gleichheit, Im normalen Betrieb wird es zu Abweichungen in der Gleichheit dieser Gleichungen kommen, weil die Umlaufzeit für einen Umlaufkreis während des Auftretens eines Ausgangsimpulses enden könnte und weil für Geschwindigkeiten unterhalb der vollen Größe keine enge Annäherung an den Koinzidenzzustand, wie das oben definiert wurde, erreicht wird« Für große Werte von N sind selbst diese Abweichungen klein, Typischerweise ist für praktische Anwendungsfälle von Flüssigkeitsströmungsmessungen N größer als 100,

Es läßt sich zeigen, daß für NAt- t_A/2, d.h. die Hälfte des für Koinzidenz erforderlichen NAt Wertes, der dann einer Geschwindigkeit halber Maximalgröße entsprechen kann, die

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prozentuale Abweichung von der idealen Gleichung etwa - 1OO/2N ist, was für N — 100 einer Schwankung von ΐ 0,5 % entspricht» Die Schwankung bleibt über einen weiten Bereich von Änderungen der Schallgeschwindigkeit c innerhalb dieser Grenzen, Da die oben erwähnten Schwankungen auf Geschwindigkeiten halber Maximalgröße bezogen sind, so würden die Schwankungen bei Bezugnahme auf Geschwindigkeiten maximaler Größe auf die Hälfte verringert bzw. + 25 % betragen.

Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, die mit automatischer Schallgeschwindigkeitskorrektur arbeitet, ist mit Fig. 12 wiedergegeben. Die zugehörigen, die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung der Fig. 12 veranschaulichenden Potentialverlaufe sind in Fig. 13 dargestellt. Die Schaltungsanordnung weist wiederum zwei Sender-/Empfängeranordnungen S., R„ und R., S„auf, die innerhalb einei' Leitung (nicht dargestellt) angeordnet und Bestandteil von zwei umlaufkreisen A und B mit jeweils einem Verstärker, einem astabilen Multivibrator und einem Blockoszillator sind. Die Schaltungsanordnung wird von einem Hauptmultivibrator 112 gesteuert, der die mit Fig. 13 gezeigte Periode T hat* Zur Zeit t » 0 in Fig. 13 stößt der Hauptmultivibrator 112 den astabilen Multivibrator 18 in dem Umlaufkreis A an, so daß zu diesem Zeitpunkt der erste Sendeimpuls in dem Umlaufkreis A auftritt. Sobald in dem Umlaufkreis A der erste Impuls ausgesandt wird, gelangt er gleichzeitig auch zu einem monostabilen Verzögerungsmultivibrator 116, der ihn in der aus Fig. 13 ersichtlichen Weise um den Zeitraum ΐ" verzögert» Der verzögerte Impuls oder genauer, die Rückflanke des Ausgangsimpulses des monostabilen Verzögerungsmultivibrators 116, triggert ein Flip-Flop 114, das dann einen astabilen Multivibrator 26 in dem Umlaufkreis B anstößt, wobei der erste Sendeimpuls in dem Umlaufkreis B zu dem Zeitpunkt auftritt, zu dem der Multivibrator-26 angestoßen wird. Infolgedessen eilen die Impulse des Umlaufkreises A (vgl. Fig. 13) denjenigen in dem Umlaufkreis B vor, wobei die beiden ersten Impulse A und 3 durch das Zeitintervall V voneinander getrennt sind. Die verzögerten Α-Impulse werden weiterhin dem B-Gatter-Flip-Flop

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zugeführt, aber nachdem das Flip-Flop 114 seinen Schaltzustand in Abhängigkeit von dem A -Impuls geändert hat, reagiert es auf keine weiteren Impulse, bis es durch den Hauptmultivibrator 112 rückgestellt worden ist.

Der Hauptmultivibrator 112 bestimmt sowohl die Umlaufzeit t . des Uralaufkreises A als auch die Gesamtdauer der Periode T zwischen dem Beginn der einzelnen Folgen von Umlaufwiederholungen«, Die beiden Schaltzustände am Ausgang des Hauptmultivibrators 112 eines freilaufenden monostabilen Multivibrators halten jeweils für die Zeit t_Q. bzw. (T-t . ) an und sind beide einem ein

stellbar, uji t . bzw« T zu erhalten. Damit die mittlere Aus— gangsspannung groß ist, soll t . einen großen Anteil von T ausmachen, wie das mit der Impulsfolge V_D in Fig. 13 gezeigt ist. Der Totzeitabschnitt (T-t_. ) wird nur so groß gemacht, wie dies

6XXl

notwendig ist, um die Schaltungsanordnung für den nächster Wiederholungszyklus rückzustellen. Der Hauptmultivibrator 112 schaltet den Umlaufkreis A in jeder Periode T unmittelbar über den astabilen Multivibrator 18 für das Intervall t . in den

ein

EIN-Zustand, Das ß-Gatter-Flip-Flop 114 schaltet in ähnlicher Weise den Umlaufkreis B über den astabilen Multivibrator 26 in jeder Periode T während eines Intervalls (t_e4_n - V ) in den EIN-Zustand, wobei das B-Gatter-Flip-Flop 114 durch den Verzögerungsmultivibrator 116 in seinen EIN-Zustand und durch den Hauptmultivibrator 112 in seinen AUS-Zustand überführt wird. Der EIN-Zustand ist dabei derjenige, der den Umlaufkreis B wirksam werden läßt.

Die von dem Uuilaufkreis A ausgesandten Impulse beaufschlagen die eine Seite eines Ausgangs-Flip-Flops 118, während die von dem Umlaufkreis B ausgesandten Impulse die andere Seite dieses Flip-Flops 118 beaufschlagen, so daß die Α-Impulse des Umlaufkreises A das Flip-Flop in seinen EIN-Zustand überführen, wäfthrend die B-Irapulse des Umlaufkreises B das Flip-Flop in seinen AUS-Zustand überführen und somit die in Fig. 13 wiedergegebene Impulsfolge FFl als Ausgangssignal des Flip-Flops 118 erhalten wird. Die Ausgangsimpulse des Flip-Flops 118 beaufschlagen eine Stufe 120

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zur Erfassung des Spannungsmittelwertes, die eine mittlere Ausgangsspannung abgibt, die der mittleren Spannung des Flip-Flop-Ausgangssignals der Fig. 13 gleich ist. Diese Spannung enthält jedoch die Zeitverzögerung X , die jedem Impuls an dem Ausgang des Flip-Flops 118 zugeordnet wird. Dementsprechend haben die Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators 116, die durch die Α-Impulse getriggert werden, den mit der Impulsfolge FF2 in Fig. 13 veranschaulichten Veriaiif;/Dieseimpulsfolge speist eine weitere Stufe 123 zur Erfassung des Spannungsmittelwertes, deren Ausgang mittels einer Subtraktionsstufe 124 von der Ausgangsspannung der Stufe 120 abgezogen wird, so daß man ein der Geschwindigkeit, mit der das FIu^d zwischen den Sendern bzw. Empfängern S., R_n und R , S. strömt, proportionales Ausgangssignal erhält.

Da derselbe Verzögerungskreis (Multivibrator 116) den konstanten Anteil an der Gesamtbreite der FFl-Impulse und der Gesamtbreite der FF2-Impulse erzeugt, ergibt sich aus der Subtraktion der Mittelwerte dieser beiden Impulsfolgen eine gute Nullstabilität in der Ausgangsspannung. Die Spannungswerte der FFl- und FF2-n/ und

derselben Quelle entnommen werden. Das Spannungsniveau der FF2-Impulsfolge kann in geringfügigem Maß eine Anpassung erfahren, so daß dadurch eine Nullabstimmung vorgenommen werden kann, um leichte Abweichungen in den Anstiegs- und Abfallzeiten zwischen den FFl- und FF2-Impulsfolgen und kleine Rest- A t Werte zu berücksichtigen, die sich aus unterschiedlichen elektronischen Verzögerungen in den Umlaufkreisen oder aus Übertragungsabweichungen ergeben, wenn zwei Empfänger-/Senderanordnungen Verwendung finden. Bei Verwendung von zwei Sender-ZEmpfängeranordnungen können der monostabile Multivibrator 116, das B-Gatter-Flip-Flop 114, die Stufe 123 zur Erfassung des Spannungsmittelwertes und die Subtraktionsstufe 124 herausgenommen und die Ausgangsspannung direkt von der Stufe 120 zur Erfassung des Spannungsmittelwertes abgenommen werden. Um jedoch zu vermeiden, daß die schmalen frühen Impulse mit den Breiten At₁ 2At, etc, erzeugt werden müssen,und um in der beschriebenen Weiseleine bequeme Nullab-

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Stimmung zur Verfügung zu haben, hat die Schaltungsanordnung der Fig. 12 bei Verwendung von zwei Sender-ZEtnpfängeranordnungen Vorteile.

Es ist besonders auf die Fähigkeit dieser Schaltungsanordnung hinzuweisen, jede Strömungsrichtung handhaben zu können. Wenn eine Strömung in zwei Richtungen zu erwarten ist, so kann die Verzögerung t so eingestellt werden, daß sie etwa der halben Umlaufkreisperiode entspricht. Bei umgekehrter Strömung würde die Impulsfolge FFl der Fig. 13 aufeinanderfolgend schmaler werdende Impulse aufweisen, der Mittelwert der Impulsfolge FFl würde unter den Mittelwert von FF2 fallen und die Ausgangsspannung würde negativ sein»

Die Umlaufkreise der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele arbeiten nur für eine begrenzte Zeit. Wenn die Umlaufzeit kurz genug ist, um eine Impulskoinzidenz in beiden Kreisen zu verhindern, so wird eine einzige Sender-/Empfängeranordnung wie beschrieben genügen» Die Möglichkeit, mit einer Sender-/Empfängeranordnung zu arbaeiten, besteht auch, wenn in den einen Umlaufkreis eine Verzögerung eingeschaltet wird, um die Impulse in Stromaufwärts- und Stromabwärtsrichtung gegenseitig versetzt zu halten. Die Länge der Verzögerung kann als Ausgang gemessen werden, oder, wenn die V--erzögerung von einem Spannungs-/Zeitwandler hervorgerufen wird, so kann die Steuerspannung· der Ausgang sein. Um die sehr kleinen Verzögerungen zu vermeiden, die erforderlich sind, wenn für jede Übertragungsperiode eine Korrektur vorgenommen wrJLd, kann die Korrektur erfolgen, nachdem eine bestimmte Anzahl von Impulsen oder eine bestimmte Verschiebung zwischen den Umlaufkreisen aufgetreten ist. Es kann auch vorteilhaft sein, in jedem Umlaufkreis eine Verzögerungsstufe zu haben, von denen die eine oder beide verstellt werden, um die ImpuMolgen gegenseitig versetzt zu halten, wobei das Ausgangssignal dann der Differenz zwischen den beiden Verzögerungen proportional ist·

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Claims (16)

1. - 31 Patentansprüche ;

   Strömungsmesser mit mindestens einer ersten sowie einer zweiten, entgegengesetzt zu der ersten wirksamen Sender—/ Empfängeranordnung, die jeweils in akustischem Kontakt mit einem Fludstrom steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der zweiten Sender-/Empfängeranordnung über einen ersten Rückkopplungszweig mit dem Eingang der ersten Sender-/Empfängeranordnung gekoppelt ist, so daß stromoberhalb von der ersten Sender—/EmpfangeranOrdnung an die zweite Sender-/ Empfangeranordnung ausgesandte Signale über den ersten Rückkopplungszweig an die erste Sender-/Empfängeranordnung zurückgeleitet werden, daß der Ausgang der ersten Sender-/Empfängeranordnung über einen zweiten Rückkopplungszweig mit dem Eingang der zweiten Sender-/Empfängeranordnung gekoppelt ist, so daß stroraunterhalb von der zweiten Sender-/Empfängeranordnung an die erste Sender-/Empfängeranordnung ausgesandte Irapulse über den zweiten Rückkopplungszweig an die zweite Sender -/Empfänger an Ordnung zurückgeleitet werden, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um sowohl von der ersten als auch von der zweiten Sender-/Empfängeranordnung über ein vorgegebenes Zeitintervall die gleiche Anzahl Impulse abgeben zu lassen, so daß jedem ausgesandten Impuls ein diesem gegenüber zeitlich verzögerter Impuls entspricht, und daß mit den Rückkopplungszweigen eine Einrichtung gekoppelt ist, um die Strömungsgeschwindigkeit des Fludstroms auf der Grundlage einer gedehnten Zeitdifferenz zwischen korrespondierenden empfangenen Impulsen in den beiden RUckkopplungszweigen gegenüber der Anzahl ausgesandter Impulse zu bestimmen, die während des vorgegebenen Zeitintervalls auftreten,
2. 2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Sender-/Empfängeranordnung jeweils einen Sender (S_A, S_ß) und einen Empfänger (R_A, R_ß) umfassen.
3. 3. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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   sowohl die erste als auch die zweite Sender-ZTEmpfängeranordnung jeweils als auf Sende- bzw, Empfangsbetrieb umschaltbare Einheit ausgebildet ist,
4. 4. Strömungsmesser nach Anspruch I₁ 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rückkopplungszweig eine erste Einrichtung zur Erzeugung von Sendeimpulsen sowie eine zweite Einrichtung aufweist, um die erste Einrichtung in einem der Rückkopplungszwe ige wirksam zu machen, so daß erste Sendeimpulse erzeugt werden, und um ferner die erste Einrichtung in dem anderen Rückkopplungszweig wirksam zu machen, so daß erste Sendeimpulse nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung im Anschluß an die Aussendung der ersten Impulse in dem einen Rückkopplungszwe ig erzeugt werden»
5. 5. Strömungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungszweige einen Verstärker für empfangene Impulse, einen durch den Ausgang des Verstärkers synchronisierten astabilen Multivibrator sowie einen durch den Ausgang des Multivibrators getriggerten Blockoszillator aufweisen.
6. 6. Strömungsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts und stromabwärts N Impulse ausgesandt werden und eine Einrichtung vorgesehen ist,

   * um die zeitliche Verzögerung zwischen den N-ten empfangenen Impulsen in den Rückkopplungszweigen und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Fludes zu bestimmen.
7. 7. Strömungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Strömungsgeschwindigkeit des Fludes aus der Größe

   2
   c χ NAt ermittelt wird, wobei N^t die Zeitdifferenz zwischen dem N-ten empfangenen Impuls in den beiden Rückkopplungszweigen und c die Schallgeschwindigkeit des in Ruhe befindlichen Fludes sind.
8. 8. Strömungsmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

   2
   c aus der Laufzeit der Impulse zwischen den Sender-/Empfän-

   109838/12 5 A

   - 33 - '
   geranordnungen bestimmt ist,
9. 9. Strömungsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß N Impulse stromaufwärts und stromabwärts ausgesandt werden und Einrichtungen vorgesehen sind, um elektrische Signale zu erzeugen, die jeweils der Zeitverzögerung zwischen entsprechenden stromaufwärts bzw. stromabwärts ausgesandten empfangenen Impulsen proportional sind, und um ferner die elektrischen Signale zu summieren und so die Strömungsgeschwindigkeit des Fludes zu bestimmen.
10. 10. Strömungsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß für eine feststehende Zeitperiode während jedes Wiederholungszyklus Impulse stromaufwärts und stromabwärts ausgesandt werden, die unabhängig von der Anzahl während dieser Periode ausgesandter Impulse sind.
11. 11. Strömungsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals, das dem Quadrat der auf einen bestimmten ausgesandten Impuls folgenden Zeit umgekehrt proportional weitgehend angenähert ist, sowie durch eine Einrichtung zur Austastung des Augenblickwertes dieses Signals zu einem Zeitpunkt, der einem bestimmten empfangenen Impuls entspricht, um so ein die ermittelte Strömungsgeschwindigkeit modifizierendes Signal zu erzeugen.
12. 12. Strömungsmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der N-te Impuls in dem einen Rückkopplungszweig um ein Zeitintervall verzögert ist, das dem vorgegebenen Zeitintervall gleich ist, um so zeitlich um den Wert NA.t voneinander getrennte Impulse zu erhalten, deren zeitlicher Abstand voneinander zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit meßbar ist.
13. 13. Strömungsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche

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    1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückkopplung^- zweige enthaltenden Umlaufkrejgai die gleiche vorgegebene Anzahl Impulse N erzeugt und dann die Anzahl von Impulsen stromaufwärts bzw. stromabwärts in dem Fludstrom ausgesandt wird und daß eine Einrichtung mit den Umlaufkreisen gekoppelt ist, um die Strömungsgeschwindigkeit des Fludes aus dem

    2 ■ ■ ■. ^r

    Ausdruck c N&t zu bestimmen, worir N^t die Zeitdifferenz zwischen den N-ten empfangenen Impulsen in den entsprechenden Umlaufkreisen und c die Schallgeschwindigkeit des Fludes bei Strömungsstillstand sind.
14. 14, Strömungsmesser nach einen oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß in die Kückkopplungszweige enthaltenden UmlaufkreBendie gleiche vorgegebene Anzahl Impulse n erzeugt und dann diese Anzahl von Impulsen stromaufwärts bzw· stromabwärts in dem Fludstrom ausgesandt wird und daß eine Einrichtung mit den Umlaufkreisen gekoppelt ist, um die Strömungsgeschwindigkeit des Fludes auf der Grundlage der Beziehung:

    zu bestimmen,

    worin Δ t die Zeitdifferenz zwischen den ersten empfangenen Impulsen der vorgegebenen Anzahl in den entsprechenden Umlaufkreisen ist.
15. 15, Strömungsmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die anfänglich ausgesandten Impulse in den Umlaufkreisen im Verhältnis zueinander um einen Zeitraum T verzögert sind und die Strömungsgeschwindigkeit des Fludes anhand der Beziehung:

    T+ (At +Γ) + (2Δί +τ) + (3At +T)... + (ΝΔί +V) bestimmt wird,
16. 16. Strömungsmesser nach einem oder mehreren der Ansprüche

    1 -12, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender-/Empfängeranordnungen Bestandteil von zwei Umlaufkreisen sind, die in Stromaufwärts- und Stromabwärtsrichtung in einer Fludströ-

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    mung während eines vorgegebenen festen Zeitintervalls Impulse aussenden, so daß für jeden in Stromaufwärtsrichtung ausgesandten Impuls ein entsprechender Impuls in Stromabwärtsrichtung ausgesandt wird, bevor der nächste Impuls in Stromaufwärtsrichtung ausgesandt wird, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Strömungsgeschwindigkeit des Fludes aufgrund einer "Summierung der Zeitdifferenzen zwischen empfangenen Impulsen zu bestimmen, die durch entsprechende ausgesandte Impulse in den Umlaufkreisen über das vorgegebene feste Zeitintervall ausgelöst worden sind.

    KN/ka 3

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