DE19533465A1 - Vorrichtung zur Messung einer Massenstrom-Größe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer Massenstrom- Größe, bei der in einem Zylinder ein Kolbenmittel gegen eine Rückstelleinrichtung hin- und herbewegbar ist, bei der der Zylinder auf einer Seite des Kolbenmittels mit einem Zylinderanschluß zur Zufuhr des Massenstroms versehen ist, das Kolbenmittel eine Durchtrittsöffnung für den Massenstrom begrenzt und der Zylinder auf der anderen Seite des Kolbenmittels mit einem Zylinderanschluß zur Abfuhr des Massenstroms versehen ist, bei der dem Kolbenmittel eine Meßeinrichtung zur Messung des Kolbenwegs aufgrund des Massenstroms gegen die Rückstelleinrichtung zugeordnet ist, und bei der die Rückstelleinrichtung eine dem Kolbenweg zugeordnete Rückstellkraft ausübt, die Durchtrittsöffnung einen dem Kolbenweg zugeordneten Durchströmquerschnitt aufweist und eine Anzeigeeinrichtung der Massenstrom-Größe vorgesehen ist.

Der Massenstrom ist in der Regel ein Flüssigkeitsstrom oder ein Gasstrom. Die Massenstrom-Größe ist z. B. das Volumen der Masse, die pro Zeiteinheit durch die Durchtrittsöffnung strömt, oder deren Masse pro Zeiteinheit, die in kg/sec angegeben wird. Es läßt sich so durch Integration über die Zeit auch Masse an sich messen.

Bei einer bekannten ("Rota Handbuch" der Rota Apparate- und Maschinenbau Dr. Hennig K.-G., S.1-13) Vorrichtung der eingangs genannten Art ist der Durchströmquerschnitt zwischen einem Kolben und einer Zylinderwand so vorgesehen, daß er sich entlang dem Kolbenweg vergrößert. Der Kolben ist ein Schwimmer, der auf einem vertikal aufwärtsströmenden Massenstrom aufliegt und der unabhängig von seiner Auslenkung bzw. dem Kolbenweg mit konstanter Rückstellkraft wirkt. Es wird nur der Kolbenweg gemessen und das Meßergebnis wird über eine fest eingestellte Übertragungseinrichtung an der Anzeigeeinrichtung als jeweilige Massenstrom-Größe angegeben. Die Übertragungseinrichtung setzt in fest eingestellter Weise einen Algorithmus um, durch den der Kolbenweg und die Massenstrom- Größe miteinander verbunden sind.

Die bekannte Vorrichtung läßt eine Messung nur bei einer einzigen Strömungsrichtung zu und ist nicht verwendbar, wenn sich die Strömungsrichtung umkehrt. Insbesondere eignet sich diese Vorrichtung nur für stationäre Strömungen, bei denen dm/dt = konstant gilt. Zum Erfassen von instationären Strömungen ist die bekannte Vorrichtung nicht und zwar auch nicht in einem sehr kleinen Meßbereich geeignet. Die bekannte Vorrichtung ist weiterhin nur für laminare und nicht für turbulente Strömungen geeignet.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Messung sich umkehrender, instationärer und turbulenter Strömungen zuläßt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmquerschnitt entlang dem Kolbenweg konstant ist, daß die Rückstellkraft federverursacht mit wachsendem Kolbenweg wächst, daß eine Meßeinrichtung zur Messung des Drucks im Zylinder auf einer Seite des Kolbenmittels vorgesehen ist und daß die Kolbenweg-Meßeinrichtung und die Zylinderdruck-Meßeinrichtung an eine selbsttätige Recheneinheit angeschlossen sind, die einen Speicher für einen digitalen Filteralgorithmus aufweist und die Anzeigeeinrichtung speist.

Bei dieser Gestaltung der Vorrichtung und dem geeigneten digitalen Filteralgorithmus lassen sich die Massenstrom-Größen auch bei sich umkehrenden, instationären und turbulenten Strömungen messen. Es ist möglich, schnelle Änderungen der Strömungen und instationäre Strömungen innerhalb eines sehr großen Meßbereichs zu messen. Da die zu messenden Massenströme in einem Digitalfilter rekonstruiert werden, gelingt es ohne besonderen Zusatzaufwand durch die numerische Integration auch den Absolutwert der durchgeströmten Massen zu ermitteln. Durch die Konstanthaltung des Durchströmquerschnitts bei veränderter Rückstellkraft und durch die zusätzliche Messung des Drucks im Zylinder ist die Verwendung des digitalen Filteralgorithmus möglich, der die erwünschten Massenstrom-Größen bei den verschiedenen Arten von Strömungen liefert.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Anzeigeeinrichtung und/oder die Recheneinheit von der Kolbenweg-Meßeinrichtung und der Zylinderdruck-Meßeinrichtung über lange elektrische Leitungen einen großen Abstand aufweist. Diese vorteilhafte Gestaltung schafft neue Ein­ satzmöglichkeiten der hier zur Rede stehenden Vorrichtung zum Messen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn die Druckmessung nur auf der Zufuhrseite des Kolbenmittels vorgesehen ist oder wenn auf beiden Seiten des Kolbenmittels je eine Druckmessung vorgesehen ist. Beide Ausführungsformen verbessern die Genauigkeit der Ermittlung der Massenstrom-Größen auch bei komplizierten Strömungsverhältnissen unter Einsatz eines entsprechenden digitalen Filteralgorithmus. Im Falle der Strömungsumkehr wird in der Regel mit beidseitiger Druckmessung gearbeitet.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn das Kolbenmittel eine mit der Wandung des Zylinders verbundene, auslenkbare, elastische Membran ist, die einen Durchbruch als Durchtrittsöffnung aufweist. Dies ist ein konstruktiv vereinfachtes, in der Ansprechgenauigkeit verbessertes Kolbenmittel mit Rückstelleinrichtung. Zur Kolbenweg-Messung werden an der Membran Dehnungsmeßstreifen vorgesehen. Der Durchbruch ist in der Regel von einer Art Verdickung, d. h. einem Rohrstutzen gebildet, durch den eine im wesentlichen laminare Strömung hindurchgehen kann. In der Regel sind zwei solche Membranen mit Abstand voneinander vorgesehen, die gemeinsam ein Rohrstück tragen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn der Zylinder mit seiner Längsachse unter einem Winkel zu einer Vertikalen angeordnet ist. Diese in vielen Einzelfällen erwünschte, z. B. horizontale Anordnung ist möglich, weil die Rückstellkraft nicht von der Schwerkraft abhängt.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Strömungsleitungen zur Zufuhr und zur Abfuhr des Massenstroms an den Zylinder unter einem Winkel zur Längsachse des Zylinders angeschlossen sind. Die Strömungsleitungen müssen nicht koaxial an dem Zylinder angeschlossen sein, weil sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch komplizierte Strömungsverhältnisse in dem Zylinder berücksichtigen lassen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es ebenso, wenn eine Meßeinrichtung zur Messung der Temperatur des Massenstroms vorgesehen und an die Recheneinheit angeschlossen ist.

Hierdurch ist berücksichtigt, daß viele Eigenschaften der zu messenden Massen von der Temperatur abhängig sind und die interessierenden Massen-Größen sich mit der Temperatur ändern.

Es erfolgt eine digitale Meßwerterfassung. Die Meßeinrichtungen können auch als Sensoren bezeichnet werden. Die Vorrichtung läßt sich zur Messung von Flüssigkeits- und Gasmassenströmen und entsprechenden Massen verwenden. Der Massenstrom durch die Durchtrittsöffnung läßt sich als eine Art Leckstrom bezeichnen. Die Durchtrittsöffnung ist z. B. durch einen Abstand zwischen einem Kolbenrand und der Zylinderwand verwirklicht oder eine im Kolben selbst vorgesehene Durchtrittsöffnung.

Die Recheneinheit, die den digitalen Filteralgorithmus realisiert, ist ein Computer, ein Mikroprozessor, ein Signalprozessor oder Hardware. Der digitale Filteralgorithmus ermittelt aus den zugeführten Meßwerten den interessierenden Massenstrom und/oder den absoluten Wert der durchgeströmten Masse. Der vom Filteralgorithmus ermittelte Massenstrom wird numerisch integriert, wodurch sich die interessierende Masse ergibt, so daß eine Massenmessung verwirklicht ist.

In dem digitalen Filteralgorithmus ist ein digitales mathematisches Modell der Meßanordnung realisiert, wozu z. B. der Zylinder, das Kolbenmittel, die Durchtrittsöffnung, Zufluß und Abfluß gehören. Es werden als Bestandteile des Filteralgorithmus sogenannte Störmodelle realisiert. Im Rahmen der Ermittlungen der Recheneinheit findet gleichzeitig eine Berechnung der Fehlerkovarianz statt, wodurch ein Maß für die Güte einer Schätzung vorliegt. Unerwünschte Nebenströme, die z. B. durch mehrere Undichtigkeiten treten, werden in mathematischen Modellen des Filteralgorithmus berücksichtigt. Der eingesetzte Filteralgorithmus ist in der Regel mit einem Extended Kalman- Filter versehen.

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Messung einer Massenstrom-Größe,

Fig. 2 einen Teil einer weiteren Vorrichtung zur Messung einer Massenstrom-Größe,

Fig. 3 eine ein Meßprinzip verdeutlichende Skizze,

Fig. 4 eine Blockdarstellung eines Zylinder-Kolben-Federsystems und eines angeschlossenen Extended Kalman-Filters und

Fig. 5 ein Strukturbild zu dem Meßprinzip gemäß Fig. 3 und der Blockdar­ stellung gemäß Fig. 4.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 umfaßt einen Zylinder 1, in dem ein als Kolben ausgebildetes Kolbenmittel 2 an den Zylinderwandungen gleitbar geführt ist. Von dem Kolbenmittel 2 ragt eine Kolbenstange 3 weg, die außerhalb des Zylinders 1 von einer federnden Rückstelleinrichtung 4 beaufschlagt ist. Über die Kolbenstange 3 wird auch eine Meßeinrichtung 5 zur Messung des Kolbenwegs betätigt. Auf der einen Seite des Kolbenmittels 2 ist im Zylinder 1 eine Meßeinrichtung 7 zur Messung des Drucks im Zylinder angeordnet. Die beiden Meßeinrichtungen sind über je einen Digital-Analog-Umsetzer 6.1 bzw. 6.2 an eine Recheneinheit 8 angeschlossen, an die sich eine Anzeigeeinrichtung 12 anschließt. Der Zylinder 1 ist mit einem Zylinderanschluß 9 zur Zufuhr und mit einem Zylinderanschluß 10 zur Abfuhr der Massenströmung versehen und das Kolbenmittel 2 ist mit einer Durchtrittsöffnung 11 versehen.

Der Wegaufnehmer 5 liefert ein dem aktuellen Kolbenweg "x" proportionales Signal u_x (t). Dieses wird dem Digital-Analog-Umsetzer 6.1 zugeführt. Der Kammerdruck p₁ (t) (und ggf. auch der Kammerdruck p₂ (t)) wird mit dem Druckmesser 7 ebenfalls erfaßt und von diesem in ein druckproportionales Signal u_p (t) verwandelt. u_p (t) wird dem Digital-Analog-Umsetzer 6.2 zugeführt. Die digitalisierten Abbilder von x (t) und von p₁ (t) werden in ein digitales Filter eingelesen. In Fig. 1 ist dieses digitale Filter in einem Computer realisiert. Der zu messende Massenstrom wird über den Zylinderanschluß 9 an den Zylinder angeschlossen und über den Zylinderanschluß 10 weitergeleitet. Dabei muß der zu messende Massenstrom als "Leckstrom" durch eine Durchtrittsstelle 11 im Kolben (z. B. durch eine Bohrung im Kolben) hindurchtreten und dabei einen Widerstand überwinden. Bei hinreichend langen zylindrischen Durchtrittsstellen (Bohrungen) hängt dieser Widerstand wesentlich von der Geometrie der Durchtrittsstelle ab und legt den Zusammenhang zwischen den unterschiedlichen Kammerdrücken p₁ (t) und p₂ (t) und dm/dt fest. Dieser Zusammenhang ist bei laminaren Strömungen als Gesetz von Hagen-Poiseuille bekannt. Die unterschiedlichen Kammerdrücke p₁ (t) und p₂ (t) resultieren über die Kolbenflächen A1 und A2 in eine resultierende Kraft, welche den Kolben in x-Richtung beschleunigt. Gegen die Kolbenaktion wirkt die Rückstellein­ richtung 4.

Der wirkungsmäßige Zusammenhang zwischen Massenströmen, Kammerdrücken und Kolbenbewegung gegen die Rückstelleinheit wird durch ein System von nichtlinearen, gekoppelten Differentialgleichungen beschrieben. Dieses Differentialgleichungssystem ist in diskreter Nachbildung (diskretes mathematisches Modell) ein Bestandteil des Filteralgorithmus. Der Filteralgorithmus liest die digitalen Abbilder von x (t) und p₁ (t) ein und bildet unter Zuhilfenahme des diskreten mathematischen Modells eine Voraussage (Prädiktion) über alle inneren physikalischen Größen - also auch von dm₁/dt und von dm₂/dt - zum nächsten Abtastzeitpunkt. Auch die zu erwartenden Meßwerte x und p₁ werden für den nächsten Abtastzeitpunkt vorausgesagt und anschließend mit den tatsächlichen Meßwerten verglichen; schließlich findet in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs eine Korrektur aller vorausgesagten Werte statt. Die soeben beschriebene Vorgehensweise der rechnergestützten Ermittlung von unzugänglichen physikalischen Größen ist unter dem Namen Extended Kalman-Filter bekannt. Eine weitere Eigenschaft dieses Algorithmus ist es, daß gleichzeitig eine Angabe über die Fehlerkovarianz der Filterung und damit über die Güte der Messung gegeben werden kann. Die laufenden Ergebnisse der Messung können auf dem Monitor dargestellt werden.

Eine hohe Dynamik der zu messenden Massenströme wird bei diesem Verfahren dadurch berücksichtigt, daß man für dm₁/dt und dm₂/dt sogenannte Störmodelle mit in den Filteralgorithmus aufnimmt. Durch zusätzliche numerische Integration des vom Filteralgorithmus geschätzten Massenstroms dm₂/dt kann man die aus der Meßeinrichtung ausströmende Masse m₂ bestimmen und zusätzlich auf dem Monitor zur Anzeige bringen. Dasselbe gilt für die einströmende Masse m₁.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 ist das Kolbenmittel 2 von einer Membran gebildet, die mittig mit einem die Durchtrittsöffnung 11 bildenden Durch­ bruch versehen ist und mit Dehnungsmeßstreifen 13 belegt ist. Hier ist die Rückstelleinrichtung in die elastisch dehnbare Membran integriert. Die Ausführungen zu Fig. 1 treffen im übrigen auch auf Fig. 2 zu.

Fig. 3 verdeutlicht das im vorliegenden Fall angewendete Meßprinzip. Es werden der Druck des zufließenden Gasstroms und der Weg x erfaßt, die der Kolben eines angeschlossenen Zylinders unter dem Einfluß dieses Gasstroms zurücklegt. Zu der Versuchsanordnung gemäß Fig. 3 gilt:
Während man normalerweise versucht, in Pneumatikzylindern den Leckfluß zu vermeiden, wird dieser hier gerade zur kennzeichnenden Eigenschaft. Durch eine Bohrung im Kolben kann der eintretende Massenstrom vom Eingang zum Ausgang durchgelassen werden. Die an den Kolbenflächen auftretenden Druckunterschiede resultieren in einer "Kolbenkraft". Diese wirkt gegen eine Druckfeder und beschleunigt den Kolben. Der gemessene Kolbenweg ist also ein Maß für die aktuelle Druckdifferenz zwischen den Kolbenflächen; daraus berechnet sich im einfachsten Fall der laminaren Rohrströmung nach dem Gesetz von Hagen-Poiseuille auch der "Leckfluß". Diese Wegmessung würde im stationären Fall bereits ausreichen, um den Gasmengenstrom zu messen. Für Gasmengenmeßverfahren sehr hoher Dynamik muß aber auch die Eigendynamik der Meßeinrichtung mit berücksichtigt werden. Und das heißt:
Berücksichtigung der Massenträgheit des Kolbens, der Kontinuitätsgleichungen usw. Damit ist folgendes Meßkonzept nötig:
Man erstellt ein mathematisches Modell (also ein System von nichtlinearen, gekoppelten Differentialgleichungen) des Gesamtsystems "Pneumatikzylinder". Dieses Modell simuliert man auf einem Rechner und versorgt das Modell mit denselben "Ausgangsgrößen", die auch an der realen Anlage zur Verfügung stehen, also dem Kolbenweg und dem Druck der Zuluft. Unter sehr allgemeinen Voraussetzungen - die hier erfüllt sind - stimmen bei Gleichheit von gemessenen und simulierten "Ausgangsgrößen" auch alle "inneren Größen" von Modell und Versuchsaufbau überein, also insbesondere auch der "Leckstrom". Aus der Systemtheorie sind für solche Meßverfahren die sogenannten Kalmanbeobachter bekannt. Diese setzen aber, damit sie einwand freifunktionieren, voraus, daß der zu beobachtende Versuchsaufbau durch ein lineares mathematisches Modell hinreichend genau beschrieben werden kann und daß kein Meßrauschen auftritt. Beide Voraussetzungen sind hier nicht gegeben. Alternativ zum Kalmanbeobachter gibt es u. a. auch das Extended Kalman-Filter (EKF). Dieses arbeitet unter den "verschärften" Bedingungen der Nichtlinearität und der Anwesenheit von Rauschprozessen. Die Skizze gemäß Fig. 4 verdeutlicht das Vorhergehende. Schließlich wird durch numerische Integration von dm₂/dt die tatsächlich durchgeströmte Gasmenge angegeben.

Es sind für eine Ausführungsform die definierenden Gleichungen des, dem Filteralgorithmus zugrundeliegenden (vereinfachten) Prozeßmodells angegeben: Für die Modellierung der Massenströme gilt, daß sich in Abhängigkeit davon, ob es sich gerade um laminare oder turbulente Blenden- oder Rohrströmung handelt, hierfür qualitativ unterschiedliche mathematische Modelle herangezogen werden müssen. Diese unterschiedlichen Modelle werden hier auch "Störmodelle" genannt. Diese unterschiedlichen Störmodelle werden in Kalman-Filter gleichzeitig simuliert und das Filter entscheidet - durch Vermessung der Residuenprozesse -, welches Modell und damit welcher Strömungszustand gerade vorliegt. Auf der Grundlage des aktuellen Modells wird die aktuelle Schätzung durchgeführt. Auf eine Herleitung der definierenden Gleichungen wird hier verzichtet. Man kann alle notwendigen Systemgleichungen, wie in der Regelungstechnik üblich, zu einem Strukturbild gemäß Fig. 5 zusammenhängen, und daraus dann das mathematische Modell in Form von gekoppelten, nichtlinearen Differentialgleichungen erster Ordnung anschreiben. Man spricht hierbei auch von einem Zustandsmodell.

Aus diesem Strukturbild liest man das nichtlineare mathematische Modell (Zustandsmodell) ab. Mit den Zwischengrößen:
x₁ = x
x₂ = x
x₃ = p₁
x₄ = p₂
x₅ = ₁
x₆ = ₂

lautet es sodann:

V₁ (t) und V₂ (t) sind entweder deteriministische Signale oder zeitliche Realisierungen im stochastischen Prozessen (und als solche durch ein Störmodell nachbildbar) - je nachdem ob es sich um laminare oder turbulente Massenströme handelt.

Dieses kontinuierliche mathematische Modell werde nach dem Eulerschen Polygonzugverfahren diskretisiert. Die Schrittweite für die dabei notwendigen Zeitschritte stellt die Abtastzeit T_ab dar mit der der EKF- Algorithmus die gemessenen Größen einliest. Wir erhalten:

Hierfür sei abkürzend geschrieben: x _k+1 = f(x_k)

Im obigen nichtlinearen Zustandsmodell bedeuten

V₁(x_{1, k}) = V_tot+A₁x_{1, k}
V₂(x_{1, k}) = V_tot+l_zylA₂-A₂x_{1, k}

die Volumina in den beiden Zylinderkammern.

Als Meßgrößen stehen die (verrauschte) Kolbenposition x_{1, k} und der (verrauschte) Kammerdruck - also x_{3, k} - zur Verfügung. Diese seien im 2-dimensionalen "Meßvektor"

bzw.

Beim Kalmanfilter handelt es sich bekanntlich um ein sogenanntes Optimalfilter. Es werden die inneren Größen, d. h. die Zustandsgrößen eines dynamischen Systems auf der Grundlage von verrauschten Ein- und Ausgangsgrößen geschätzt, wobei die Varianz des Schätzfehlers ein Minimum ist. Diese Schätzmethode läßt sich auch auf den nichtlinearen Fall erweitern. Man spricht dann von einem erweiterten Kalmanfilter oder dem Extended Kalman-Filter. Grob gesprochen handelt es sich beim Kalmanfilter und auch beim Extended Kalman-Filter um einen Algorithmus, der in Echtzeit die gesamte Systemdynamik des betrachteten Systems, dessen inneren Größen beschätzt werden sollen, simuliert. Außerdem werden die Eingangsgrößen und die zugänglichen Ausgangsgrößen des betrachteten Systems abgetastet und dem Filteralgorithmus zugeführt.

Der Filteralgorithmus besteht zunächst aus dem diskreten mathematischen Modell d. h. den definierenden Differenzen-Gleichungen des betrachteten Systems "Zylinder-Kolbenanordnung mit Leckströmung". Auf der Grundlage der Messungen liefert dieses diskrete mathematische Modell eine Vorhersage, eine Prädiktion für die Zustandsgrößen und für die zu erwartenden Ausgangsgrößen zum nächsten Zeitpunkt. Die prädizierten Ausgangsgrößen werden anschließend mit den tatsächlich anfallenden Ausgangsgrößen verglichen und es wird ein Fehlersignal, der Residuenprozeß, gebildet. Dieses Fehlersignal wird zur Korrektur der ursprünglichen prädizierten Zustandsgrößen verwendet. Zum Zwecke der Korrektur wird dieses Fehlersignal mit einer sogenannten Kalmanverstärkung multipliziert, die ebenfalls mit jedem Abtastschritt neu berechnet wird. Eine weitere Zwischengröße, die in jedem Schritt des Filteralgorithmus berechnet werden muß, ist die sogenannte Fehlerkovarianzmatrix. Diese liefert ein Maß für die Streuung der gefilterten Werte um den tatsächlichen Wert. Damit wird auch eine Qualitätsaussage über die gemessenen Werte möglich.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Messung einer Massenstrom-Größe,
bei der in einem Zylinder ein Kolbenmittel gegen eine Rückstellein­ richtung hin- und herbewegbar ist,
bei der der Zylinder auf einer Seite des Kolbenmittels mit einem Zylinderanschluß zur Zufuhr des Massenstroms versehen ist, das Kolbenmittel eine Durchtrittsöffnung für den Massenstrom begrenzt und der Zylinder auf der anderen Seite des Kolbenmittels mit einem Zylinderanschluß zur Abfuhr des Massenstroms versehen ist,
bei der dem Kolbenmittel eine Meßeinrichtung zur Messung des Kol­ benwegs aufgrund des Massenstroms gegen die Rückstelleinrichtung zugeordnet ist, und
bei der die Rückstelleinrichtung eine dem Kolbenweg zugeordnete Rückstellkraft ausübt, die Durchtrittsöffnung einen dem Kolbenweg zugeordneten Durchströmquerschnitt aufweist und eine Anzeigeeinrichtung der Massenstrom-Größe vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Durchströmquerschnitt entlang dem Kolbenweg konstant ist,
daß die Rückstellkraft federverursacht mit wachsendem Kolbenweg wächst,
daß eine Meßeinrichtung (7) zur Messung des Drucks im Zylinder (1) auf einer Seite des Kolbenmittels (2) vorgesehen ist, und
daß die Kolbenweg-Meßeinrichtung (5) und die Zylinderdruck-Meß­ einrichtung (7) an eine selbsttätige Recheneinheit (8) angeschlossen sind, die einen Speicher für einen digitalen Filteralgorithmus aufweist und die Anzeigeeinrichtung (12) speist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (12) und/oder die Recheneinheit (8) von der Kolbenweg-Meßeinrichtung (5) und der Zylinderdruck- Meßeinrichtung (7) über lange elektrische Leitungen einen großen Abstand aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmessung (7) nur auf der Zufuhrseite des Kolbenmittels (2) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Kolbenmittels (2) je eine Druckmessung (7) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenmittel (2) eine mit der Wandung des Zylinders (1) verbundene, auslenkbare, elastische Membran ist, die einen Durchbruch als Durchtrittsöffnung (11) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) mit seiner Längsachse unter einem Winkel zu einer Vertikalen angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Strömungsleitungen (9, 10) zur Zufuhr und zur Abfuhr des Massenstroms an den Zylinder (1) unter einem Winkel zur Längsachse des Zylinders angeschlossen sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßeinrichtung zur Messung der Temperatur des Massenstroms vorgesehen und an die Recheneinheit angeschlossen ist.