DE2848489A1

DE2848489A1 - Wirbelstroemungsmesser

Info

Publication number: DE2848489A1
Application number: DE19782848489
Authority: DE
Inventors: Toshio Aga; Tetsuo Ando; Ichizo Ito
Original assignee: Yokogawa Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1977-11-14
Filing date: 1978-11-08
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2848489C2; BR7807367A; US4201084A; GB2008752B; GB2008752A

Description

Henkel, Kern, Feiler &HänzeI Patentanwälte

-^- Registered Representatives

before the European Patent Office

Möhlstraße 37 Yokogawa Electric Works, Ltd., D-θΟΟΟ München

Tokio, Japan Tel.: 089/982085

Telex: 05 29 802 hnkl d

Telegramme: ellipsoid

"8. Hov. 1978

FA 78 165

Wirbelströmungsmesser

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Wirbelströmungsmesser zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit oder Durchsatzmenge eines Strömungsmittels unter Ausnutzung Karmanscher Wirbel. Insbesondere betrifft die Erfindung einen solchen Strömungsmesser mit einem piezoelektrischen Meßfühler und einem Ladungsverstärker.

Wenn ein Gegenstand in ein sich bewegendes Strömungsmittel eingesetzt wird, bilden sich bekanntlich an der Rückseite dieses Gegenstands einander abwechselnde, regelmäßige Wirbel, die in Strömungsrichtung eine Wirbelschleppe bilden, die auch als Karmansche Wirbelschleppe bezeichnet wird. Die Zahl der Wirbel (Wirbelfrequenz) während einer vorgegebenen Zeiteinheit ist dabei der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels proportional.

Bei einem Wirbelströmungsmesser ist ein Wirbelerzeuger in einer Leitung angeordnet, die von dem zu messenden Strö-

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mungsmittel durchströmt wird. Am Wirbelerzeuger entstehen der Strömungsgeschwindigkeit proportionale Karmansche Wirbel, wodurch ein die Schwingung des Strömungsmittels darstellendes Wirbelsignal geliefert wird, das dann mittels eines Meßfühlers, etwa eines thermoempfindlichen oder piezoelektrischen Elements abgenommen und in ein elektrisches Signal zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit oder Durchsatzmenge des Strömungsmittels umgesetzt wird. Ein Beispiel für einen Wirbelströmungsmesser mit einem als Meßfühler wirkenden piezoelektrischen Element, bei dem das Signal nach Abgriff der Strömungsmittelschwingung als Änderung einer Wechselspannung durch einen piezoelektrischen Meßfühler verarbeitet wird, ist in der US-PS 3 948 098 beschrieben. Der piezoelektrische Meßfühler vermag weiterhin die Strömungsmittelschwingung als Änderung der elektrischen Ladungsgröße festzustellen. Dabei wird die vom piezoelektrischen Meßfühler abgenommene Ladungsgröße durch einen ■Ladungsverstärker in ein Spannungssignal umgewandelt, wobei die Grenzfrequenz (cutoff frequency) dieses Verstärkers normalerweise unter die Mindestgröße (1 Hz) der zu messenden Wirbelfrequenz festgelegt ist, so daß eine zufriedenstellende Kennlinie im Wirbelfrequenzbereich erhalten wird (etwa 1 - 120 Hz, wenn das zu messende Strömungsmittel eine Flüssigkeit ist). Zur Gewährleistung einer ausgezeichneten

Niedrigbereich-Kennlinie (low-range characteristic) des Ladungsverstärkers muß ein großer Wert für die durch einen Widerstand und einen Kondensator, die eine Rückkopplungsschaltung des Verstärkers bilden, bestimmte Zeitkonstante gewählt werden. Die Ansprechempfindlichkeit des Verstärkers hängt jedoch von der Größe des Kondensators ab, die daher zur Erzielung einer hohen Ansprechempfindlichkeit herabgesetzt werden sollte. Infolgedessen ist eine Erhöhung des Widerstands für die Erzielung einer großen Zeitkonstante nötig. Wenn die Grenzfrequenz des Ladungsverstärkers beispielsweise auf 1 Hz eingestellt wird, steigt der erforder-

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liehe Widerstand auf einen außerordentlich großen Wert von über 1000 Milan. In der Praxis ergibt sich dabei zusätzlich zu Nachteilen bezüglich der Fertigungskosten ein Problem bezüglich der Zuverlässigkeit eines Widerstands mit einer Größe von über 1000 Μ-Ω. . Aus diesem Grund ist bisher noch kein Wirbelströmungsmesser der Art realisiert worden, bei dem die Signalverarbeitung nach der Messung der Strömungsmittelschwingung als Änderung der elektrischen Ladungsgröße durch einen piezoelektrischen Meßfühler erfolgt.

Eine als Welligkeit oder Schwankung bezeichnete Störkomponente von Frequenzen unterhalb der Wirbelfrequenzen (im Bereich von 1-120 Hz) ist dem Wirbelsignal überlagert. Die Störfrequenz steigt mit zunehmender Wirbelfrequenz an, und ihre Größe nimmt ebenfalls mit der Frequenz zu. Bei der Messung des Wirbelsignals mittels des piezoelektrischen Meßfühlers wird zudem die Messung durch Störung bzw. Rauschen, etwa durch eine Pumpe hervorgerufene Leitungsschwingung usw., beeinträchtigt. Die von Leitungsschwingung herrührenden Störfrequenzen liegen in einem Bereich von einem Mehrfachen von 10 Hz bis zu einem Mehrfachen von 100 Hz, wobei ihre Größe im allgemeinen proportional zur Frequenz ansteigt. Beim Wirbelströmungsmesser sollte der ungünstige Einfluß solcher Störkomponenten zweckmäßig ausgeschaltet werden, um eine einwandfreie Messung des Wirbelsignals mit zufriedenstellendem Rauschabstand über einen weiten Bereich von niedrigen bis zu hohen Strömungsgeschwindigkeiten zu gewährleisten.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines verbesserten Wirbelströmungsmessers mit einem piezoelektrischen Meßfühler und einem Ladungsverstärker, dem die vorstehend geschilderten Mangel nicht mehr anhaften und bei dem insbesondere ein aktives Filter mit Tiefpaß-Kennlinie mit einem

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Ladungsverstärker kombiniert ist, um die Niedrigbereichkennlinie (low-range characteristic) des Ladungsverstärkers durch das Filter zu kompensieren und auch effektiv Hochfrequenzrauschen oberhalb der Wirbelfrequenz wirksam zu unterdrücken.

Bei diesem Wirbelströmungsmesser soll die Filter-Charakteristik des Aktivfilters ausgelöst (released) werden, wenn die Spannung eines Ladungsverstärkers eine vorbestimmte Grösse erreicht, so daß effektiv der ungünstige Einfluß einer als Welligkeit bezeichneten Stör- oder Rauschkomponente ausgeschaltet wird, welche dem Wirbelsignal überlagert ist und die unterhalb der Wirbelfrequenzen liegende Frequenzen besitzt.

Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung sines Zweidraht-Wirbelströmungsmessers, der ein Wirbelfrequenzsignal einer wechselnden elektrischen Ladung genau in ein Gleichspannungssignal von z.B. 4 - 20 mA umzuwandeln vermag und der über zwei Ubertragungsleitungen an eine Gleichspannungsquel-Ie und eine auf der Empfangsseite liegende Last angeschlossen ist. ♦

Die genannte Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Teilschnittdarstellung des Aufhaus eines Wirbelströmungsmessers mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Schaltbild für eine Ausführungsform der Erfindung, Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines

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beispielhaften piezoelektrischen Meßfühlers bzw. Wandlers zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine graphische Darstellung von Kennlinien zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ,

Fig. 5 bis 8 graphische Darstellungen von Signalwellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 9 bis 11 Schaltbilder für abgewandelte Ausführungsformen der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2, die den Aufbaii bzw. ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung darstellen, sind ein Detektor 10 des Wirbelströmungsmesser^, ein Wandler 20, zwei Ubertragungsleitungen 30, eine an der Empfangsseite angeordnete Gleichspannungsquelle 40 und eine an derselben Seite vorgesehene Last 50 veranschaulicht.

Der Detektor 10 umfaßt eine Rohrleitung 11, in welcher das zu messende Strömungsmittel strömt, und einen säulen- bzw. stabförmigen Wirbelerzeuger 12, der an beiden Enden in der Leitung 11 verankert ist. Ein Körper 12a des Wirbelerzeugers 12 besteht aus einem starren bzw. harten Werkstoff, wie rostfreier Stahl, mit einem trapezförmigen oder ähnlichen Querschnitt zur Erzeugung einer Karmanschen Wirbelschleppe in dem zu messenden Strömungsmittel sowie zur stabilen Intensivierung der Strömungsmittelschwingung. Ein aus einem starren Werkstoff, wie rostfreier Stahl, bestehender Oberteil 12b des Wirbelerzeugers 12 ist mit einer Bohrung 12c versehen und durch Schweißen o.dgl. einstückig mit dem Körper 12a verbunden. Ein z.B. aus Lithiumniobat (LiNbCU) o.dgl. bestehendes piezoelektrisches Element 13 ist mittels

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eines Isoliermaterials 14, wie Glas, in die Bohrung 12c des Wirbelerzeugers 12 eingegossen. Das piezoelektrische Element 13 ist scheibenförmig ausgebildet und so angeordnet, daß sein Mittelpunkt mit der Neutralachse des Wirbelerzeugers 12 übereinstimmt. Gemäß Fig. 3 ist das Element 13 an (dem Betrachter) zugewandter und abgewandter Seite mit symmetrisch links und rechts angeordneten Elektroden 15a, 15b, 15c und 15d versehen, wobei ein Bereich zwischen den Elektroden 15a und 15b einen ersten piezoelektrischen Meßfühler 16a und ein Bereich zwischen den Elektroden 15c und 15d einen zweiten piezoelektrischen Meßfühler 16b bilden. Die Elektroden 15a und 15d bzw. 15b und 15c sind jeweils so zusammengeschaltet, daß die in erstem und zweitem Meßfühler 16a bzw. 16b entstehenden elektrischen Ladungen differential zusaranengeschaltet werden. Von den Elektroden 15a und 15c abgehende Zuleitungen 17a bzw. 17b sind durch das Isoliermaterial 14 nach außen geführt und sowohl elektrisch als auch mechanisch mit dem Wandler 20 verbunden. Wenn das zu messende Strömungsmittel die Leitung 11 durchströmt, erzeugt der Wirbelerzeuger Karmansche Wirbel, wobei er mit einer wechselnden Kraft beaufschlagt wird, die von der auf die Wirbelbildung zurückzuführendenStrömungsmittelschwingung herrührt. Bei Einwirkung dieser Wechselkraft auf den Wirbelerzeuger 12 entstehen auf beiden Seiten der Neutralachse, wie dargestellt, zueinander entgegengesetzte, wechselnde (mechanische) Spannungen. Die auf diese Weise im Wirbelerzeuger 12 entstehende Spannungs- oder Belastungsänderung wird über das Isoliermaterial 14 zum piezoelektrischen Element 13 übertragen. In den beiden piezoelektrischen Meßfühlern 16a und 16b entstehen somit entsprechend dieser Spannungsänderung gegenphasige Änderungen der elektrischen Ladungsgrößen. Bezüglich der die Leitungsschwingung beinhaltenden Störkomponente schwingt der Wirbelerzeuger 12 zusammen mit der Leitung 11, da er aus einem starren Werkstoff besteht, so daß die Schwingung als Beschleunigung der piezoelektrischen Meßfühler 16a und 16b auftritt und somit ihr größter Teil phasen-

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gleiche Änderungen der elektrischen Ladungsgrößen hervorruft. Die in den Meßfühlern 16, 16b erzeugten Ladungsgrößen werden dabei diffentiell abgenommen, so daß sich die auf dem Signal beruhenden gegenphasigen Ladungsgrößen verdoppeln. Die gegenphasigen Ladungsgrößen heben dagegen einander auf, so daß sie ausreichend klein werden und das zwischen den Leitungen 17a und 17b anliegende Signal einen zufriedenstellenden Rauschabstand besitzt. Die zwischen den Leitungen 17a und 17b entstehende Wechselladung g mit einer Wirbelfrequenz f wird dem Wandler 20 eingegeben. Die Grösse dieser Wechselladung q ist dem Quadrat der Wirbelfrequenz f proportional.

Bei dem Detektor 10 mit dem beschriebenen Aufbau wird die wechselnde Kraft aufgrund der von der Erzeugung der Karmanschen Wirbel herrührenden Strömungsmittelschwingung vom Wirbelerzeuger 12. abgenommen, wobei die in ihm entstehende (mechanische) Spannung von den piezoelektrischen Meßfühlern im Wirbelerzeuger 12 abgegriffen wird, so daß eine erheblich vereinfachte Konfiguration ohne alle beweglichen Teile erreicht wird und der Detektor somit bei hoher Ansprechempfindlichkeit robust und dauerhaft ist. Da außerdem die von der Strömungsmittelschwingung herrührende Wechselkraft den ganzen Wirbelerzeuger beaufschlagt, wird er in geringstmöglichem Maß durch die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des zu messenden Strömungsmittels beeinflußt. Da zudem der Meßfühler selbst mit dem Strömungsmittel nicht in unmittelbarer Berührung steht, kann für die damit in Berührung stehenden Teile ein geeignetes korrosionsbeständiges Material gewählt werden, und bezüglich etwaiger überzüge bestehen keinerlei Einschränkungen, so daß der Detektor auch in stark korrodierenden Strömungsmitteln eingesetzt werden kann. Darüber hinaus kann eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit gewährleistet werden, wenn für das Isoliermaterial 14 ein Glas o.dgl. mit hoher Wärmebeständigkeit verwendet wird, um das piezoelektrische Element 13 im Wir-

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belerzeuger 1 2 zu kapseln. Hierdurch lassen sich zahlreiche vorteilhafte Merkmale, einschließlich des Einsatzes auch in Strömungsmitteln hoher Temperatur erzielen.

Obgleich beim beschriebenen Detektor 10 beide Enden des Wirbelerzeugers 12 an der Rohrleitung 11 befestigt sind, kann er auch ein befestigtes und ein freies Ende oder aber ein befestigtes und ein abgestütztes bzw. verspanntes Ende besitzen. Die Befestigung kann durch Schweißen, Verschrauben oder Verstiften erfolgen. Das Element 13 aus Lithiumniobat kann durch einen piezoelektrischen Kristall aus Lithiumniobat oder Quarz oder durch ein piezoelektrisches oder druckempfindliches Keramikelement aus Zirkontitanat (PZT) oder -tinanat ersetzt werden. Genauer gesagt: es kann jedes Element verwendet werden, das eine Kraft in eine Ladungsgröße umzuwandeln vermag. Das Isoliermaterial 14 braucht nicht aus Glas zu sein; -vielmehr können auch andere Werkstoffe, wie Epoxyharz, Keramik, Zement oder Glimmer, verwendet werden. Für diesen Zweck eignet sich jedes Material, das einen elektrischen Isolator mit chemischer Stabilität darstellt und die vom Wirbelerzeuger 12 gelieferte Kraft mit Sicherheit und hoher Ansprechempfindlichkeit zum piezoelektrischen Element zu übertragen vermag. Ein den beschriebenen Aufbau besitzender Detektor für einen Wirbelströmungsmesser ist in der USA-Patentanmeldung Serial Nr. 910 638 (30.5.1978) beschrieben.

Bei der dargestellten Ausführungsform des Detektors 10 ist das piezoelektrische Element 13 im Wirbelerzeuger 12 angeordnet. Die Konstruktion kann jedoch auch so abgewandelt werden, daß ein mit einer Wechselkraft aufgrund der Strömungsmittelschwingung beaufschlagbarer Druckempfänger in Strömungsrichtung hinter dem Wirbelerzeuger 12 und getrennt von diesem angeordnet ist, wobei das piezoelektrische Element 13 in den Druckerzeuger mit Hilfe eines Isoliermaterials 14, wie

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Glas, so eingekapselt ist, daß es die im Druckempfänger auftretende Spannungsänderung abzugreifen vermag. Außerdem ist der Detektor 10 nicht auf die Verwendung eines piezoelektrischen Meßfühlers zur Feststellung der im Wirbelerzeuger oder im Druckempfänger aufgrund der Strömungsmittelschwingung erzeugten (mechanischen) Spannung beschränkt, vielmehr kann er eine beliebige andere Konstruktion besitzen, bei welcher die Strömungsmitte!schwingung mittels eines piezoelektrischen Meßfühlers meßbar ist.

Der Wandler 20 des Wirbelstrommessers umfaßt einen Ladungsverstärker 21, einen Filterkreis 22, einen Komparator 23, eine Logikschaltung 24, eine Zeitkonstantenschaltung 25, einen Ausgangsverstärker 26, einen Ausgangstransistor 27 und eine Konstantspannungsschaltung 28. Der Ausgangstransistor 27 ist mit einem Rückkopplungswiderstand Rf in einer Reihenschaltung angeordnet, die ihrerseits über zwei Übertragungsleitungen 30 mit einer Reihenschaltung aus einer Gleichspannungsquelle 40 und einer Last an der Empfangsseite verbunden ist, so daß der vom Ausgangstransistor 27 gesteuerte Ausgangsstrom Io zum Rückkopplungswiderstand Rf und zur Last 50 fließt. Die parallel zum Ausgangstransistor 27 geschaltete Konstantspannungsschaltung 28 besteht aus einem Konstantstromkreis J, der einen Feldeffekttransistor Q1 umfaßt, mit dem üher einen Widerstand R20 eine Zenerdiode Dz1 in Reihe geschaltet ist. über die Zenerdiode Dz1 wird eine stabilisierte Spannung Es erzeugt, die an die Stromklemme der Logikschaltung 24 und auch an die eine (-)-Klemme eines Operationsverstärkers OP4, welche den Ausgangsverstärker 26 bildet, über spannungsteilende Widerstände R16 und R17 angelegt wird. Die Spannung Es wird dabei einer über den Rückkopplungswiderstand Rf entstehenden Rückkopplungsspannung IoRf überlagert und dann an die andere Eingangsklemme (+) des Operationsverstärkers OP4 über spannungsteilende Widerstände R18 und R19 angelegt. Die über die Reihenschaltung aus dem Widerstand R20 und der Zenerdiode Dz1 entstehende Spannung wird weiterhin als Netz- bzw. Leitungs-

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spannung V über einen Transistor Q2 zu Operationsverstärkern 0P1, 0P2, 0P3 und 0P4 im Ladungsverstärker 21, dem Filterkreis 22, im Komparator 23 bzw. im Ausgangsverstärker 26 geleitet.

Der Ladungsverstärker 21 umfaßt einen Kondensator C1 und einen Widerstand R1, die in den Rückkopplungskreis der Operationsverstärker 0P1 und 0P2 eingeschaltet sind, wobei die Zuleitungen 17a und 17b des Detektors 10 über einen Kopplungskondensator Co zwischen die Eingangsklemmen des Ladungsverstärkers 21 eingeschaltet sind. Die Leitungsspannung V wird an die bzw. zwischen die Stromklemmmen des Leistungsverstärkers 0P1 angelegt, und die durch die Widerstände R2 und R3 geteilte Spannung wird ebenfalls über einen Widerstand R4 an die Eingangsklemme (+) des Operationsverstärkers OP1 angelegt. Der Ladungsverstärker 21, der an seinen Eingangsklemmen vom Detektor 10 mit der Wechselladungsgröße q gespeist wird, dient zur Umwandlung des Eingangssignals in eine Wechselspannung el. Da die in den Kapazitäten der Zuleitungen 17a und 17b auftretende Änderung keinen Einfluß auf die Ausgangspannung hat, verhindert der Ladungsverstärker 21 vorteilhaft eine Verschlechterung des Rauschabstands aufgrund des Anschlusses der Zuleitungen 17a und 17b. Die Zuleitungen können daher ausreichende Länge besitzen, wodurch der Einbau des ^Wandlers 20 an einer vom Detektor 10 entfernten Stelle vereinfacht wird. Da das piezoelektrische Element 13 mittels des Isoliermaterials 14 in den Detektor 10 eingegossen ist, besitzt der Isolationswiderstand des piezoelektrischen Meßfühlers normalerweise einen ziemlich hohen Wert. Bei Einsatz des Detektors 10 unter hohen Temperaturen tritt jedoch eine starke Abnahme des Isolationswiderstands des piezoelektrischen Elements 13 aus Lithiumniobat sowie auch des Isolationswiderstands des Isoliermaterials 14, wie Glas, auf, wodurch das Potential an der Eingangsklemme (-) des Operationsverstärkers 0P1 herabgesetzt wird und damit das Problem der Sättigung der Ausgangsspannung el des Operationsverstärkers 0P1 auftritt. Beim dargestellten Ladungsverstärker

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21 wird jedoch die Ladung vom Detektor 10 über einen Kopplungskondensator Co abgenommen, so daß ein Gleichstromfluß zum Detektor 10 unterdrückt und damit eine Änderung des Betriebspunkts aufgrund der Abnahme des Isolationswiderstands des Detektors 10 verhindert wird. Die Kapazität des Kopplungskondensators Co wird selektiv auf eine Größe eingestellt, die ausreichend größer ist als die äquivalente Kapazität Cs des piezoeelektrischen Elements 13, so daß der Verstärkungsgrad des Ladungsverstärkers 21 nicht wesentlich beeinflußt wird. Die Arbeitsweise des Ladungsverstärkers bleibt daher auch bei Einsatz des Detektors 10 in einer Umgebung hoher Temperatur ohne Beeinträchtigung seiner Ansprechempfindlichkeit stabil. Falls sich im piezoelektrischen Meßfühler eine statische Ladung aufbaut, kann erforderlichenfalls ein Entladungswiderstand Ro parallel zu diesem Meßfühler geschaltet werden. Der zwischen die Stromklemme und die (+)-Eingangsklemme des Operationsverstärkers 0P1 geschaltete Kondensator C2 dient zur Verhinderung eines Pendels bzw. Schwingens von Komparator 23 usw. zur Stromversorgungsleitung.

Der Filterkreis 22 ist als Tiefpaßfilter mit Einfachrückkopplung dargestellt, das einen Operationsverstärker 0P2, einen Eingangsimpedanzkreis 22a aus Widerständen R5, R6 und einem an den Eingangskreis des Operationsverstärkers 0P2 angeschlossenen Kondensator C4, sowie einen Rückkopplungsimpedanζ-kreis 22b aus Widerständen R7, R8 und Kondensatoren C5, C6, an den Rückkopplungskreis des Operationsverstärkers 0P2 angeschlossen, umfaßt. Die Ausgangsklemme des Ladungsverstärkers 21 ist mit der Eingangsklemme des Filterkreises 22 über einen Kopplungskondensator C3 verbunden. Die vom Detektor 10 gelieferte Wechselladungsgröße q erhöht sich mit dem Quadrat der Wirbelfrequenz f, wobei Störsignale, wie Leitungsschwingung, meist Frequenzen oberhalb der Wirbelfrequenzen von 1 bis 120 Hz besitzen. Aufgrund der Anordnung des Filterkreises 22 wird somit der Verstärkungsgrad der gesamten Schaltung aus dem piezoelektrischen Element 13, dem Ladungsverstärker 21 und dem FiIter-

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kreis 22 innerhalb eines Wirbelfrequenzmeßbereichs praktisch konstant gehalten, und die durch den Detektor 10 nicht unterdrückten Störsignale (Rauschen) (etwa extrem starke Leitungsschwingung oder Rauschen aufgrund eines bei der Fertigung eingeführten Unabgleichs zwischen den beiden piezoelektrischen Meßfühlern 16a und 16b) werden vollständig unterdrückt, wobei die Wechselspannung e2 mit einem zufriedenstellenden Rauschabstand erhalten wird. Weiterhin kann die Tiefbereichcharakteristik des LadungsVerstärkers 21 mittels eines Aktivfilters kompensiert werden, das bei der dargestellten Ausführungsform den Operationsverstärker 0P2 beinhaltet. Zur Erzielung einer ausgezeichneten Tiefbereichcharakteristik des Ladungsverstärkers ist es daher notwendig, eine große, durch den Widerstand R1 und den Kondensator C1 bestimmte Zeitkonstante einzuführen. Die Ansprechempfindlichkeit des Ladungsverstärkers hängt jedoch von der Größe des Kondensators C1 ab, die daher zur Erzielung einer hohen Ansprechempfindlichkeit verringert werden sollte. Aus diesem Grund muß somit die Größe bzw. der Wert des Widerstands R1 hoch sein, um die Zeitkonstante zu erhöhen. Wenn beispielsweise die Grenzfrequenz des Ladungsverstärkers unter die Mindestwirbelfrequenz (1 Hz) verringert wird, steigt die erforderliche Größe des Widerstands R1 außerordentlich stark bis auf einen Wert von über 1000 Megaohm an. Neben erhöhten Fertigungskosten ergibt sich dabei in der Praxis ein Problem bezüglich der Zuverlässigkeit eines Widerstands mit einer Größe von mehr als 1000 Megaohm. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird daher die Grenzfrequenz

fc (= γ—ρη—^j—) des Ladungsverstärkers 21 höher (z.B. 30 Hz) gewählt als die Mindestwirbelfrequenz, und die Größe des Kondensators C1 wird größer eingestellt als die fiquivalentkapazität Cs des piezoelektrischen Elements 13, so daß der

Cs •

Verstärkungsgrad des Ladungsverstärkers auf ~qT~ V ¹ eingestellt wird. Außerdem wird, wie durch die gestrichelte Linie

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A in Fig. 4 angedeutet, der Wert des Widerstands R1 auf Kosten der Tiefbereichcharakteristik ausreichend klein (z.B. 50 Megaohm) gewählt. Darüber hinaus wird die Grenzfrequenz fa des Aktivfilters 22, wie durch die gestrichelte Linie b in Fig. 4 gezeigt, so gewählt, daß sie in der Nähe der Mindestwirbelfrequenz liegt, während der Verstärkungsgrad auf einen ausreichend hohen Wert eingestellt wird. Die gesamte Schaltung aus dem piezoeleketrischen Element 13, dem Ladungsverstärker 21 und dem Aktivfilter 22 erhält dann die in Fig. 4 durch die ausgezogene Linie veranschaulichte Kennlinie, gemäß welcher die Tiefbereichcharakteristik des Ladungsverstärkers 21 durch das Aktivfilter 22 zur Erzielung eines gewünschten Verstärkungsgrads kompensiert ist. Infolgedessen wird der Verstärkungsgrad der gesamten Schaltung innerhalb eines Frequenzbereichs zwischen fa und fc konstant gehalten, wobei bei jeder Frequenz oberhalb von fc eine (Rausch-) Minderung von z.B. -20 dB/dec erreicht wird. Aus diesem Grund kann das Rauschen bzw. Störsignal bei jeder Frequenz über dem Meßfrequenzbereich bezüglich der Amplitude völlig unterdrückt werden, so daß ein verbesserter Rauschabstand erreicht wird. Durch derartige Verbindung des Aktivfilters mit dem Ladungsverstärker werden sowohl die Tiefbereichcharakteristik als auch die Ansprechempfindlichkeit des Ladungsverstärkers durch das Aktivfilter kompensiert, so daß die Größe bzw. der Wert des den Ladungsverstärker 21 darstellenden Widerstands R1 unter Gewährleistung vorteilhafter praktischer Ergebnisse beträchtlich verringert werden kann. Wenn die Größe des Widerstands R1 im Ladungsverstärker weiter verringert werden soll, kann die Ausgangsspannung el des Operationsverstärkers OP1 geteilt und an den Widerstand R1 angelegt werden, um eine dem Spannungsteilungsverhältnis proportionale Verringerung zu erreichen.

Wenn das zu messende Strömungsmittel mit niedriger Geschwindigkeit strömt, enthält die Wellenform der am Ausgang des Ladungsverstärkers 21 gelieferten Wechselspannung el gemäß

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Fig. 5 ein überlagertes Hochfrequenzrauschen, z.B. Leitungsschwingung. Wenn das Strömungsmittel mit hoher Geschwindigkeit strömt, enthält die Wellenform Schwebungssignale mit niederfrequenter Welligkeit. Die über das eine Tiefpaßkennlinie besitzende Filter 22 abgenommene Spannung el erhält dabei die Wellenform gemäß Fig. 6, durch die angezeigt wird, daß das Hochfrequenzrauschen unter Gewährleistung eines guten Rauschabstands bei niedriger Strömungsmittelgeschwindigkeit beseitigt ist, während der Ausgang aufgrund des Niederfrequenzrauschens bei hoher Strömungsgeschwindigkeit gesättigt ist und somit eine Wellenform entsteht, deren Hochfrequenzsignalanteile nicht zählbar sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Signalkomponenten bzw. -anteile bei hoher Strömungsgeschwindigkeit hohe Frequenzen erhalten und daher im Filterkreis 22 unterdrückt bzw. ausgetastet werden, während die niederfrequenten Welligkeitskomponenten des Störsignals bei hoher Strömungsgeschwindigkeit groß werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Reihenschaltung aus einer Zenerdiode DZ2 und einem Widerstand R21 zwischen Eingangs- und Ausgangsklemmen des Operationsverstärkers, welcher den Filterkreis 22 bildet, eingeschaltet. Wenn das Ausgangssignal e2 des Operationsverstärkers 0P2 die Zenerspannung VZ übersteigt, wird über eine Reihenschaltung aus den Elementen DZ2 und R23 eine Rückkopplung an den Operationsverstärker 0P2 angelegt, um bei Gewährleistung einer Amplitudenbegrenzungscharakteristik die Filtercharakteristik auszulösen. Durch selektive Einstellung der Zenerspannung VZ auf eine Größe, welche dem Ausgangssignal e2 des Operationsverstärkers 0P2 äquivalent ist, bei dem die Wirbelfrequenz in der Größenordnung von 6 bis 10Hz liegt, wird demzufolge eine Wellenform des Ausgangssignals e2 der in Fig. 7 gezeigten Art erreicht, in welcher die hochfrequenten Rauschkomponenten unterdrückt sind, wenn e2 bei

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niedriger Strömungsgeschwindigkeit unter VZ liegt, während die Wellenform durch niederfrequente Rauschkomponenten nicht beeinflußt wird, wenn e2 bei hoher Strömungsgeschwindigkeit über VZ liegt, so daß das erhaltene Signal sowohl bei niedriger als auch bei hoher Strömungsgeschwindigkeit einen zufriedenstellenden Rauschabstand besitzt.

Selbst bei Weglassung des Widerstands R21 in der Reihenschaltung wird eine ausreichend große Wirkung zur Auslösung der Filtercharakteristik durch die Zenerdiode DZ2 allein gewährleistet. In diesem Fall ergibt sich jedoch eine geringfügige Verzerrung in der Ausgangswellenform. Als andere Möglichkeit zur Auslösung der Filtercharakteristik des Filterkreises .22 kann parallel zu letzterem ein Schalter geschaltet sein, der geschlossen wird, wenn das Ausgangssignal des Filterkreises 22 oder des Ladungsverstärkers 21 in Bezug auf die Signalspannung eine vorgegebene Größe übersteigt. Die Konstruktion mit einer Zenerdiode ist jedoch vorteilhafter, weil hierdurch die Schaltungsanordnung vereinfacht wird.

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Der dargestellte KomparatorYist ein Schmitt-Trigger mit einem Operationsverstärker 0P3 und einem Widerstand R9 für die positive bzw. zwangsläufige Rückkopplung des Operationsverstärkers OP3. Die Ausgangsklemme des Filterkreises 22 ist über einen Kopplungskondensator C7 mit der Eingangsklemme des Komparators 23 verbunden. Die Leitungsspannung V liegt an den" Stromklemmen des Operationsverstärkers OP3 an, während eine Spannung, die durch Teilung der Spannung V1 durch einen Teilerkreis aus Widerständen R10, R11 und R12 erhalten wird, über Widerstände R13 und R14 an die Eingangsklemmen (-) bzw. (+) des Operationsverstärkers OP3 angelegt wird, um auf diese Weise einenTriggerpegel-Sollwert festzulegen. Die Werte der Widerstände R13 und R14 sind ausreichend größer gewählt als diejenigen der Widerstände R10, R11 und R12, wobei parallel zum Widerstand R12 ein Kondensator C8 geschal-

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tet ist. Der die Wechselspannung e2 der Wirbelfrequenz f gemäß Fig. 8a über den Filterkreis 22 empfangende Komparator 23 dient zur Umwandlung der Spannung e2 in einen Signalimpuls P1 eines festen Pegels (vgl. Fig. 8b).

Die Logikschaltung 24 gemäß Fig. 2 ist eine C-MOS-Torschaltung mit zwei exklusiven ODER-Gliedern G1 und G2, wobei die Ausgangsklemme des Komparators 23 mit der einen Eingangsklemme des ODER-Glieds G1 verbunden ist, dessen andere Eingangsklemme mit der Bezugsseite einer an die ODER-Glieder Gi und G2 angelegten festen Spannung Es verbunden ist. Die Ausgangsklemme des ODER-Glieds G1 ist an die eine Eingangsklemme des ODER-Glieds G2 und auch an eine Zeitkonstantenschaltung 25 angeschlossen, deren Ausgangsklemme mit der anderen Eingangsklemme des ODER-Glieds G2 verbunden ist. Das exklusive ODER-Glied liefert ein Ausgangssignal entsprechend "1", wenn die Zustände der an die beiden Eingangsklemmen angelegten Signale "1" und "0" oder "0" und "1" betragen, bzw. ein Ausgangssignal "0", wenn die Eingangssignalzustände "1" und "1" bzw. "0" und "0" entsprechen. Wenn die Schwellenwertspannung gemäß Fig. 8 zur Unterscheidung zwischen " 1 " und "0" auf ET eingestellt ist, wird an der Ausgangsklemme des ODER-Glieds G1 ein Signalimpuls P2 mit einer festen Amplitude Es (Fig. 8c) geliefert. Das Signal P2 wird der aus einem Widerstand R10 und einem Kondensator C9 bestehenden Zeitkonstantenschaltung 25 zugeführt und in ein Signal P3 (Fig. 8d) umgesetzt, das mit einer Verzögerung entsprechend der Zeitkonstante C9, R10 der Schaltung 25 ansteigt und abfällt. Diese Zeitkonstante ist so gewählt, daß sie ausreichend kleiner ist als die Impulsbreite des Signals P1. Wenn das Signal P3 zusammen mit dem Signal P2 dem ODER-Glied G2 zugeführt wird, erscheint an der Ausgangsklemme des ODER-Glieds G2 ein Signalimpuls Po (Fig. 8e) während einer Zeitspanne ti, welche das Ausgangssignal der Zeitkonstantenschaltung 25 benötigt, um ET von 0 aus zu erreichen, sowie auch während einer Zeitspanne t2, die für

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den übergang dieses Ausgangssignals von ET auf Es erforderlich ist. Die Amplitude Es des Signals Po ist konstant, und seine Impulsbreite t (= ti + t2) in jeder Periode T ist ebenfalls konstant. Insbesondere wird dabei die Impulsbreite t unabhängig von etwaigen Änderungen der Schwellenwertspannung ET aufgrund von Temperaturschwankung praktisch auf einer festen Größe gehalten. Dies bedeutet, daß eine Kennlinie erzielt wird, bei welcher die Schwellenwertspannung ET der Torschaltung im Normaltemperaturbereich der Hälfte der Leitungsspannung Es entspricht. Da die Amplitude des an den Eingang des ODER-Glieds G2 angelegten Signals ebenfalls konstant ist, steigt dann, wenn die Schwellenwertspannung ET abfällt und die Zeitspanne ti in der Impulsbreite t (= ti + t2) des Signals Po abnimmt, die Zeitspanne t2 zur Gewährleistung eines Ausgleichs um einen äquivalenten Betrag an. Wenn dagegen die Schwellenwertspannung ET unter Verlängerung der Zeitspanne ti ansteigt, verkürzt sich andererseits die Zeitspanne t2 entsprechend, so daß wiederum ein Ausgleich hergestellt wird. Die Impulsbreite t kann ohne weiteres durch Änderung der Zeitkonstante C9, R1O mittels eines variablen bzw. Regelwiderstands R1O eingestellt werden. Im AusgangsSignalimpuls Po der Logikschaltung 24 ist deren Tastverhältnis =— der Wirbelfrequenz f genau proportional. Dieses Signal Po wird über einen Widerstand R15 an die (-)-Eingangsklemme des Ausgangsverstärkers 26 angelegt.

Die Verwendung der C-MOS-Torschaltung als Logikschaltung 24 bietet somit die Vorteile, daß die Schaltung praktisch frei wird von ungünstigen Einflüssen aufgrund von Temperaturschwankung und außerdem der Stromverbrauch weitgehend herabgesetzt wird. Gemäß Fig. 9 kann das Ausgangssignal P3 der Zeitkonstantenschaltung 25 über das exklusive ODER-Glied G2 zum exklusiven ODER-Glied G3 geleitet werden. Bei dieser Ausführungsform ist ein ODER-Glied bzw. Tor G4 zum Invertieren

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des Ausgangssignals Po des ODER-Glieds G2 vorgesehen, da an · der Hochspannungsseite eine Konstantspannungsschaltung 28 und an der Niederspannungsseite gemäß Fig. 9 ein Rückkopplungswiderstand Rf angeordnet sind. Obgleich die Glieder G1 und G3 als exklusive ODER-Glieder dargestellt sind, können sie jeweils auch als einfache ODER-Glieder oder NAND-Glieder arbeiten.

DerAusgangsverstärker 26 umfaßt einen Operationsverstärker 0P4, dessen (-) -Eingangklemme mit der Ausgangskleitune der Logikschaltung 24 über einen Widerstand R11 verbunden ist. Die Leitungsspannung V wird an die Stromklemmen des Operationsverstärkers 0P4 angelegt, wobei eine durch Teilung der festen Spannung Es durch die Widerstände R16 und R17 erhaltene Spannung der einen bzw. (-)-Eingangsklemme des Operationsverstärkers 0P4 zugeführt wird, an dessen anderer Eingangsklenune eine Spannung anliegt, die durch Teilung der einander überlagerten festen Spannung eS und der Rückkopplungsspannung IoRf durch die Widerstände R18 und R19 erhalten wird. An den Widerstand R13 ist ein Kondensator C10 zur Glättung des Signalimpulses Po angeschlossen. Das Potential Ea an der (-)-Eingangsklemme des Operationsverstärkers 0P4 sowie die Spannung Eb an dessen (+)-Eingangsklenune lassen sich daher durch die folgenden Gleichungen darstellen:

Ea = R17 (R15 + t/T R16)

K15R16 + R16R17 + R1 ^Es (D

R19
Rl8 +Rig ' (IoRf + Es) ₍₂₎

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worin Rf« R1 8 , R1 9 .

Der Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers OP4 ist ausreichend groß, und ein Ausgangstransistor 27 wird so angesteuert, daß die Größen Ea und Eb zur Steuerung oder Regelung des Ausgangsstroms Io jeweils gleich sind. Infolgedessen läßt sich der Strom Io wie folgt ausdrücken:

R18 + R19
^{IO =} RfR19 (R15R16 + R16R17 + R17R15) ^R16R17

R15R17R18 - R16R19 (R15 + R17)

+ Rig

Da jeder Widerstandwert-, die Impulsbreite t und die Spannung Es gemäß Gleichung (3) jeweils konstant sind, entspricht der Ausgangsstrom Io genau der Wirbelfrequenz f (= 1/T) bzw. der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels. Der auf diese Weise erhaltene Ausgangsstrom Io wird über die beiden Übertragungsleitungen 30 zu einer an der Empfangsseite vorgesehenen Last 50 geleitet.

Der Nullpunkt des Ausgangsstroms Io ist mittels des Regelwiderstands R19 einstellbar, während der Meßbereich mittels des Regelwiderstands R10 einstellbar ist. Es ist daher ohne weiteres möglich, einen gewünschten Ausgangsstrom Io im Bereich von z.B. 4 bis 20 itiA (Gleichstrom) bei einer Wirbelfrequenzänderung von 0 bis 100 % zu erhalten. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß der Nullpunkt bei Bereichseinstellung nicht abweicht, weil eine solche Einstellung durch Änderung der Impulsbreite t des Signals Po mittels des Regelwiderstands R10 in der Zeitkonstantenschaltung 25 erfolgt.

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Obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung der Wandler 20 am Detektor 10 montiert ist, ist es auch möglich, am Detektor 10 nur die Vorstufe 20a des Wandlers 20 in Form des LadungsVerstärkers 21, des Filterkreises 22 und des Komparators 23 vorzusehen. Wenn der Wandler in eine Vorstufe 20a und eine Endstufe 20b unterteilt wird, können Störungen der Logikschaltung 24 usw. aufgrund von am Trennbereich anstehenden Störsignalen auftreten. Ein ungünstiger Einfluß dieser Störsignale kann jedoch wirksam dadurch ausgeschaltet werden, daß gemäß Fig. 9 eine Schutzschaltung aus Dioden D1, D2 und einem Widerstand R22 im Eingang der Endstufe 20b vorgesehen wird. Weiterhin kann gemäß Fig. 10 ein Feldanzeige-Wirbelströmungsmesser dadurch realisiert werden, daß eine Stromquelle 40 in der Nähe der Endstufe 20b angeordnet und ein Anzeigegerät 60 durch das Ausgangssignal des Verstärkers 26 in der Endstufe 20b angesteuert wird. Weiterhin ist es auch möglich, gemäß Fig. 12 unter Weglassung der Endstufe 20b den Signalimpuls P1 von der Vorstufe 20a zur Empfangsseite zu übertragen. In diesem Fall sind der Wandler 20 und die Empfangsseite über drei Übertragungsleitungen 30 miteinander verbunden, wobei der Signalimpuls P1 mittels eines Integrators 70 integriert wird.

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Claims

Patentansprüche

' 1.)Wirbelströmungsmesser, gekennzeichnet durch einen Wirbelerzeuger, um in einem zu messenden Strömungsmittel der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels proportionale Karmansche Wirbel zu erzeugen, durch einen piezoelektrischen Meßfühler zur Abnahme eines Wirbelsignals aufgrund der Karmanschen Wirbel als Änderung der Größe elektrischer Ladungen, durch einen Ladungsverstärker zur Umwandlung des wechselnden Ladungsausgangssignals des piezoelektrischen Meßfühlers in eine Signalwechselspannung, durch eine Einrichtung zur Abnahme der Signalwechselspannung des Ladungsverstärkers über einen Filterkreis mit Tiefpaß-Charakteristik und zur anschließenden Umwandlung dieser Signalspannung in einen Signalimpuls, durch eine Einrichtung zur Auslösung (releasing) der Filtercharakteristik des Filterkreises, wenn die Signalspannung einen vorbestimmten Pegel übersteigt, durch eine Zeitkonstantenschaltung, an welche der Signalimpuls angelegt wird, durch eine als exklusives ODER-Glied wirkende Logikschaltung zur Abnahme des Signalimpulses und des

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Ausgangssignals der Zeitkonstantenschaltung und zur Lieferung eines Ausgangssignalimpulses, dessen Tastverhältnis der Wirbelfrequenz entspricht, und durch eine Ausgangsschaltung zur Umwandlung des Ausgangsimpulses der Logikschaltung in ein Gleichspannungssignal, welches die Strömungsgeschwindigkeit bzw. die Durchsatzmenge des zu messenden Strömungsmittels darstellt.
2. Wirbelströmungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter mit Tiefpaß-Charakteristik in Verbindung mit dem Ladungsverstärker ein Aktivfilter darstellt, dessen Grenzfrequenz niedriger eingestellt ist als diejenige des Ladungsverstärkers, um dabei dessen Tiefbereichcharakteristik (low-range characteristic) zu kompensieren.
3. Wirbelströmungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktivfilter ein Tiefpaßfilter mit Einfachrückkopplung ist, das durch eine Kombination aus einem Operationsverstärker und einem Impedanzelement gebildet ist.
4. Wirbelströmungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihenschaltung aus einer Zenerdiode und einem Widerstand zwischen Eingangs- und Ausgangsklemmen des das Aktivfilter bildenden Operationsverstärkers geschaltet ist, um die Filtercharakteristik des Filterkreises auszulösen, wenn das Ausgangssignal des Operationsverstärkers einen vorbestimmten Pegel übersteigt.
5. Wirbelströmungsmesser nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Wirbelerzeuger zwei piezoelektrische Meßfühler einheitlich verbunden sind, welche ein auf den Karmanschen Wirbeln beruhendes Wirbelsignal als Änderung der Größen von zueinander gegenphasigen elektri-

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sehen Ladungen abnehmen und die auf gegenüberliegenden Seiten der Neutralachse des Wirbelerzeugers angeordnet sind.
6. Wirbelströmungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei piezoelektrische Meßfühler einheitlich mit einem Druckempfänger verbunden und in Strömungsrichtung hinter dem Wirbelerzeuger angeordnet sind, um ein auf den Karmanschen Wirbeln beruhendes Wirbelsignal als Änderung der Größen von zueinander gegenphasigen elektrischen Ladungen abzunehmen, und daß die beiden Meßfühler auf gegenüberliegenden Seiten der Neutralachse des Druckempfängers angeordnet sind.
7. Wirbelströmungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung aus einer C-MOS-(Tor-)-Schaltung besteht.
8. Wirbelströmungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine (Meß-)Bereichseinstellung durch Änderung des Widerstandswerts der Zeitkonstantenschaltung durchführbar ist.
9. Wirbelströmungsmesser, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wirbelerzeuger, um in einem zu messenden Strömungsmittel der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels proportionale Karmansche Wirbel zu erzeugen, durch einen piezoelektrischen Meßfühler zur Abnahme eines Wirbelsignals aufgrund der Karmanschen Wirbel als Änderung der Größe elektrischer Ladungen, durch einen Ladungsverstärker zur Umwandlung des wechselnden Ladungsausgangssignals des piezoelektrischen Meßfühlers in eine Signalwechselspannung, durch eine Einrichtung zur Abnahme der Signalwechselspannung des Ladungsverstärkers über ein Tiefpaßfilter und zur anschließenden Umwandlung dieser Signal-

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spannung in einen Signalimpuls mit Wirbelfrequenz, durch eine Einrichtung zur Auslösung (releasing) der Filtercharakteristik des Filterkreises, wenn die Signalspannung einen vorbestimmten Pegel übersteigt, durch eine Zeitkonstantenschaltung, an welche der Signalimpuls angelegt wird, durch eine als exklusives ODER-Glied wirkende Logikschaltung zur Abnahme des Signalimpulses und des Ausgangssignals der Zeitkonstantenschaltung und zur Lieferung eines Ausgangssignalimpulses, dessen Tastverhältnis der Wirbelfrequenz entspricht, durch einen Ausgangsverstärker, bei welchem das Ausgangssignal der Logikschaltung über einen Widerstand an eine seiner Differentialeingangsklemmen angelegt wird, durch eine Einrichtung, um an die eine Differentialeingangsklemme des Ausgangsverstärkers eine durch Teilung der festen Spannung mittels eines Widerstands erhaltene Spannung anzulegen und die andere dieser Eingangsklemmen mit einer durch Teilung der Summe aus der festen Spannung und der Rückkopplungsspannung mittels eines Widerstands erhaltenen Spannung zu beaufschlagen, durch einen vom Ausgangsverstärker angesteuerten Ausgangstransistor, durch eine an der Empfangsseite mit einer Gleichspannungsquelle in Reihe geschaltete Last, die über zwei Ubertragungsleitungen den durch den Ausgangstransistor gesteuerten Ausgangsstrom empfängt, und durch einen Rückkopplungswiderstand zur Erzeugung der Rückkopplungsspannung entsprechend dem in der Last fließenden Ausgangsstrom, wobei der in der Last an "der Empfangsseite fließende Strom die Strömungsgeschwindigkeit oder Durchsatzmenge des zu messenden Strömungsmittels darstellt.
10. Dreileiter-Wirbelströmungsmesser, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Wirbelerzeuger, um in einem zu messenden Strömungsmittel der Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels pro-

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portionale Karmansche Wirbel zu erzeugen, durch einen piezoelektrischen Meßfühler zur Abnahme eines Wirbelsignals aufgrund der Karmanschen Wirbel als Änderung der Größe elektrischer Ladungen, durch einen Ladungsverstärker zur Umwandlung des wechselnden Ladungsausgangssignals des piezoelektrischen Meßfühlers in eine Signalwechselspannung, durch eine Einrichtung zur Abnahme der Signalwechselspannung des Ladungsverstärkers über einen Filterkreis mit Tiefpaß-Charakteristik und zur anschließenden Umwandlung dieser Signalspannung in einen Signalimpuls, durch eine Einrichtung zur Auslösung der Filter-Charakteristik des Filterkreises, wenn die Signalspannung einen vorbestimmten Pegel übersteigt, und durch Einrichtungen zur Übertragung des Signalimpulses zur Empfangsseite.

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