DE4016529C1

DE4016529C1 - Flowmeter for open duct - has flow sensor movable across channel to supply computer with flow speeds measured at several points

Info

Publication number: DE4016529C1
Application number: DE19904016529
Authority: DE
Inventors: Dieter 5060 Bergisch Gladbach De Garnies
Original assignee: Turbo-Werk Messtechnik 5000 Koeln De GmbH
Current assignee: Turbo-Werk Messtechnik 5000 Koeln De GmbH
Priority date: 1990-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1991-11-07
Anticipated expiration: 2010-05-23

Abstract

A flow probe (15) immersed in the liquid, is fitted at a positioning device (11) and can be moved under the control of a computer (20). The flow probe is movable to numerous measuring points distributed in a measurement plane running at right angles to the duct (10) and their flow speeds are measured and stored in the computer. The computer, in a calibrating phase, determines an average flow speed of the measurement points and determines a reference flow speed at a reference position. The computer (20), in a measurement phase, a sets the flow probe to the reference position and according to the relationship obtained in the calibrating phase between the average flow speed and the reference flow speed computes the actual total flow speed. ADVANTAGE - Facilitates exact determination of flow rate at different level heights, even with duct cross-section varying w.r.t. time.

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser für offene Kanäle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a flow meter for open Channels according to the preamble of claim 1.

In Rohrleitungen mit geschlossenem Querschnitt können Durchflußmessungen relativ leicht durchgeführt werden, wenn die Rohrleitung mit Flüssigkeit gefüllt ist, weil dann der Flüssigkeitsquerschnitt festliegt. Die Messung der Strömungsrate, also der Strömungsmenge pro Zeitein heit, beschränkt sich in diesem Fall auf eine Messung der Strömungsgeschwindigkeit an einer Stelle des Rohr querschnitts. Die Beziehung zwischen der Strömungsrate und der an einer bestimmten Stelle des Rohrquerschnitts gemessenen Strömungsgeschwindigkeit kann durch Mes sungen ermittelt werden. Bei dieser Beziehung handelt es sich um einen konstanten Proportionalitätsfaktor.In pipes with a closed cross-section, Flow measurements can be carried out relatively easily, if the pipeline is filled with liquid because then the liquid cross section is fixed. The measurement the flow rate, i.e. the flow rate per time in this case is limited to one measurement the flow velocity at one point on the pipe cross section. The relationship between the flow rate and that at a certain point in the pipe cross-section measured flow rate can be measured by mes solutions are determined. Act in this relationship it is a constant proportionality factor.

Schwierigkeiten ergeben sich dagegen bei der Durchfluß messung in offenen Kanälen, die jeweils bis zu unter schiedlichen Höhen gefüllt sind, d. h. bei denen der Flüssigkeitspegel sich verändern kann. In offenen Kanälen ändert sich mit dem Flüssigkeitspegel in der Regel auch das Strömungsprofil, insbesondere dann, wenn der Querschnitt über die Kanalbreite variiert. Selbst wenn der Kanal rechteckigen Querschnitt hat, ist eine Bestimmung der Strömungsrate unter ausschließlicher Messung einer Strömungsgeschwindigkeit an einer Refe renzposition nicht möglich. Es ist mindestens noch die Kenntnis des Pegelstandes erforderlich. Hat der Kanal aber keinen über die Kanalbreite gleichmäßigen Quer schnitt, dann ist die Bestimmung der Strömungsrate noch schwieriger, weil sich die Gestalt des Strömungsprofils in Abhängigkeit von der Pegelhöhe verändert. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß sich an den Kanalwänden häufig Feststoffe ablagern, die den Kanalquerschnitt verändern, wodurch sich eine zusätzliche Einflußgröße ergibt, die für eine genaue Bestimmung der Durchfluß rate berücksichtigt werden muß.Difficulties arise with the flow measurement in open channels, each up to below different heights are filled, d. H. where the Liquid level can change. In open Channels change with the liquid level in the Also rule the flow profile, especially if the cross section varies across the channel width. Self if the channel is rectangular in cross-section is one Determination of the flow rate under exclusive Measurement of a flow velocity on a reef Limit position not possible. It is at least that Knowledge of the water level required. Has the channel but no cross even across the channel width cut, then the determination of the flow rate is still more difficult because of the shape of the airfoil changed depending on the level. Furthermore it must be taken into account that on the canal walls often deposit solids covering the channel cross section change, which changes an additional influencing variable results in an accurate determination of the flow rate must be taken into account.

Ein Durchflußmesser mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus DE 29 22 266 A1. Dieser Durchflußmesser weist eine Sonde auf, die ge steuert in vertikaler Richtung bewegt werden kann, bis sie den Flüssigkeitsspiegel erreicht. Entsprechend jeder Pegelhöhe ist zuvor der zugehörige Flüssigkeits querschnitt entsprechend der Kanalkontur ermittelt worden. Durch Messung der Sondenhöhe bei Erreichen des Flüssigkeitspegels wird der Flüssigkeitsquerschnitt ermittelt und dieser wird mit der von der Sonde gemessenen Strömungsgeschwindigkeit multipliziert, um den Durchfuß zu erhalten. Dabei bleibt offen, in welcher Höhe die Geschwindigkeitsmessung erfolgt. Der Flüssigkeitsquerschnitt kann nur dann hinreichend genau bestimmt werden, wenn der Kanalquerschnitt sich nicht infolge von Ablagerungen ändert. Die Strömungsge schwindigkeit, die oberflächennah oder an einer anderen Stelle gemessen ist, liefert bei wechselnden Pegelhöhen keinen Aufschluß über die tatsächliche Gesamt-Strömungs geschwindigkeit. Daher sind die Messungen notwendiger weise ungenau.A flow meter with the characteristics of the generic term of claim 1 is known from DE 29 22 266 A1. This flow meter has a probe that ge controls can be moved in the vertical direction it reaches the liquid level. Corresponding each level is the associated liquid cross-section determined according to the channel contour been. By measuring the probe height when the Liquid level becomes the liquid cross section determined and this is with that of the probe measured flow rate multiplied by to maintain the throughput. It remains open in the height of the speed measurement. The Only then can the liquid cross section be sufficiently precise be determined if the channel cross-section is not changes due to deposits. The flow ge dizziness, near the surface or at another Point is measured, delivers at changing water levels no information about the actual total flow speed. Therefore the measurements are more necessary wise inaccurate.

Aus DE-AS 16 73 453 ist ein Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit in Flüssigkeiten bekannt, bei dem Schallsignale zwei an verschiedenen Orten be findlichen Schallempfängern zugeleitet werden, wobei die Differenz der Ankunftszeiten gleichphasiger Schall signale an beiden Schallempfängern ausgewertet wird. Beide Schallempfänger sind in Bahnen bewegbar, die in den Wänden des Kanals ausgebildet sind. Dieses Ver fahren erlaubt es, die Strömungsgeschwindigkeit auch bei unregelmäßigem Kanalquerschnitt zu ermitteln, in dem in vertikaler Richtung zahlreiche Messungen nach einander durchgeführt und die Meßwerte miteinander addiert werden. Jede Messung erfordert jedoch einen vollständigen Durchlauf der Schallempfänger entlang ihrer Bahnen, so daß Meßwerte immer nur in zeitlichen Intervallen zur Verfügung stehen.DE-AS 16 73 453 describes a method for measuring the Flow rate in liquids known at be the sound signals two at different locations sensitive sound receivers are supplied, wherein the difference in arrival times of in-phase sound signals on both sound receivers is evaluated. Both sound receivers can be moved in tracks that are in are formed on the walls of the channel. This ver driving allows the flow rate to go as well to be determined in the case of an irregular duct cross section, in numerous measurements in the vertical direction performed each other and the measured values with each other be added. However, each measurement requires one complete passage of the sound receivers along their orbits, so that measured values are only in temporal Intervals are available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Durch flußmesser der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, der eine genaue Ermittlung der Strömungsrate bei unterschiedlichen Pegelhöhen und sogar bei zeitlich variierenden Kanalquerschnitten er möglicht.The invention has for its object a Flow meter in the preamble of claim 1 specified type to create an accurate determination the flow rate at different water levels and even with time-varying channel cross sections possible.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. This object is achieved with the invention the features specified in claim 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Durchflußmesser ist eine Sonde zur Messung der örtlichen Strömungsgeschwindig keit an einer Positioniervorrichtung angebracht. Die Sonde kann unter Steuerung durch einen Rechner von der Positioniervorrichtung an zahlreiche Stellen des Kanal querschnitts bewegt werden, so daß an diesen Stellen Meßwerte der örtlichen Strömungsgeschwindigkeit erfaßt werden können. Auf diese Weise kann mit der Sonde eine Netzmessung durchgeführt werden. Dies bedeutet, daß ein fiktives Netz aus zahlreichen Meßpunkten hergestellt wird, um das Strömungsprofil im eingetauchten Kanal querschnitt zu ermitteln. Das Strömungsprofil wird in Tabellenform im Rechner gespeichert. Nach bestimmten Kriterien, die in der Fachwelt bekannt sind, wird aus dem Strömungsprofil eine mittlere Strömungsgeschwindig keit errechnet. Im einfachsten Fall wird aus den zahl reichen erhaltenen Meßwerten ein arithmetischer Mittel wert gebildet. Außer der mittleren Strömungsgeschwin digkeit wird eine Bezugs-Strömungsgeschwindigkeit an einer Referenzposition gemessen. Auf diese Weise wird für die herrschenden Bedingungen eine Beziehung zwischen der Bezugs-Strömungsmessung und der mittleren Strömungsgeschwindigkeit errechnet.In the flow meter according to the invention is a Probe for measuring the local flow rate speed attached to a positioning device. The The probe can be controlled by a computer from the Positioning device at numerous points in the channel be moved cross-section, so that at these points Measured values of the local flow velocity are recorded can be. In this way, a Network measurement can be carried out. This means that a fictional network made up of numerous measuring points the flow profile in the submerged channel to determine cross-section. The flow profile is in Table form saved in the computer. According to certain Criteria that are known in the professional world is made up of the flow profile a medium flow rate calculated. In the simplest case, the number an obtained arithmetic mean worth educated. Except for the middle flow rate a reference flow rate a reference position measured. That way a relationship for the prevailing conditions between the reference flow measurement and the mean Flow velocity calculated.

Nach Durchführung dieser Operationen im Rechner wird die Sonde in einer Meßphase auf die Referenzposition eingestellt, in der sie nachfolgend stehenbleibt. Aus der in der Meßphase gemessenen Strömungsgeschwindigkeit an der Referenzposition wird mit dem ermittelten Um rechnungsfaktor die aktuelle Gesamt-Strömungsgeschwin digkeit errechnet. Aus dieser aktuellen Gesamt- Strömungsgeschwindigkeit kann dann unter Berücksichti gung der Querschnittsfläche des Kanals die Strömungs rate vom Rechner errechnet werden. Die Messung der Strömungsrate wird somit selbst bei einem offenen Kanal auf die Messung der Strömungsgeschwindigkeit an einer einzigen singulären Stelle, nämlich der Referenzposi tion, reduziert. After performing these operations in the computer the probe in a measuring phase to the reference position set, in which it remains below. Out the flow velocity measured in the measuring phase at the reference position with the determined Um the current total flow rate calculated. From this current total Flow velocity can then be taken into account the cross-sectional area of the channel the flow rate can be calculated by the computer. The measurement of Flow rate is thus even with an open channel on measuring the flow velocity at a only singular place, namely the reference posi tion, reduced.

Der erfindungsgemäße Durchflußmesser ist für einen dauernden Einsatz an der Meßstelle bestimmt. Er dient nicht nur als Meßgerät für die anfängliche Messung des Strömungsprofils und zur Ermittlung einer günstigen Meßposition für die Sonde, sondern die Positioniervor richtung ist ständig installiert, so daß die Netzmes sung beliebig oft wiederholt werden kann. Eine Wieder holung der Netzmessung, d. h. der Bestimmung des Strömungsprofils, ist in jedem Fall dann erforderlich, wenn sich die Strömungsverhältnisse wesentlich ver ändert haben. Dies kann beispielsweise durch eine Ver änderung der Querschnittsfläche oder der Querschnitts form des Kanals durch Feststoffablagerungen an den Kanalwänden erfolgen oder auch durch Veränderung des Pegelstandes. Die Kalibrierphase, in der ein Um rechnungsfaktor zwischen der Bezugs-Strömungsgeschwin digkeit und der mittleren Strömungsgeschwindigkeit er mittelt wird, kann beispielsweise in regelmäßigen Zeit abständen wiederholt werden. Es ist aber auch möglich, die Kalibrierphase immer dann durchzuführen, wenn der aktuelle Strömungsmeßwert an der Referenzposition um ein vorbestimmtes Maß oder einen vorbestimmten Faktor von der in der in Kalibrierphase gemessenen Bezugs- Strömungsgeschwindigkeit abweicht. Ein anderes Krite rium für das erneute Durchführen einer Kalibrierphase besteht in der Pegelhöhe. Beispielsweise kann eine neue Kalibrierphase immer dann durchgeführt werden, wenn sich der Pegelstand um ein vorgegebenes Maß oder einen vorgegebenen Faktor verändert.The flow meter according to the invention is for one continuous use at the measuring point. He serves not only as a measuring device for the initial measurement of the Flow profile and to determine a favorable Measuring position for the probe, but the positioning direction is constantly installed, so that the Netzmes solution can be repeated any number of times. Another one fetching the network measurement, d. H. the determination of the Flow profile is required in any case if the flow conditions change significantly have changed. This can be done, for example, by a ver change in cross-sectional area or cross-section shape of the channel due to solid deposits on the Canal walls are made or by changing the Water level. The calibration phase in which an order calculation factor between the reference flow rate and the average flow velocity is averaged, for example in regular time intervals are repeated. But it is also possible to carry out the calibration phase whenever the current flow measurement at the reference position a predetermined measure or factor from the reference measured in the calibration phase Flow velocity deviates. Another criterion rium for performing a calibration phase again consists in the level. For example, a new one Calibration phase should always be carried out if the water level by a predetermined amount or a predetermined factor changed.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine von der Positioniervorrichtung bewegbare Tast einrichtung zur Abtastung des Wandprofils des Kanals vorgesehen. Auf diese Weise kann das jeweilige Wand profil in dem Rechner gespeichert werden, um unter Be rücksichtigung der gemessenen Pegelhöhe den für den Flüssigkeitsfluß zur Verfügung stehenden Kanalquer schnitt genau berechnen zu können. Die Tasteinrichtung kann beispielsweise einen berührungslos arbeitenden Ultraschall-Tastkopf oder auch einen mit Berührung arbeitenden mechanischen Tastkopf aufweisen.According to a preferred embodiment of the invention is a key that can be moved by the positioning device device for scanning the wall profile of the channel intended. In this way, the respective wall profile can be saved in the computer in order under Be taking the measured level into account for the Liquid flow available channel cross to be able to calculate exactly. The touch device can, for example, a non-contact person Ultrasonic probe or one with touch have working mechanical probe.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.The following is with reference to the drawings an embodiment of the invention explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des Durchfluß messers, Fig. 1 is a perspective view of the flow diameter,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Sonde mit integrierter Tasteinrichtung und Fig. 2 is an enlarged view of the probe with an integrated probe and

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung des Kanals mit eingezeichneten Meßpunkten und Strömungsprofil. Fig. 3 is a cross-sectional view of the channel with measurement points and flow profile shown.

Gemäß Fig. 1 ist ein offener Kanal 10 vorgesehen, der beispielsweise aus einer Betonrinne besteht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Kanal 10 rechteckigen Querschnitt, jedoch sind beliebige andere Querschnittsformen möglich.Referring to FIG. 1, an open channel 10 is provided, which for example consists of a concrete trough. In the exemplary embodiment shown, the channel 10 has a rectangular cross section, but any other cross-sectional shapes are possible.

Über dem Kanal 10 ist die Positioniervorrichtung 11 stationär befestigt. Die Positioniervorrichtung 11 weist eine den Kanal 10 überspannende Schiene 12 auf, längs der ein Schlitten 13 gesteuert bewegbar ist. Der Schlitten 13 trägt einen relativ zum Schlitten vertikal bewegbaren Stab 14, der an seinem unteren Ende eine Sonde 15 aufweist. Durch den Schlitten 13 und den Stab 14 kann die Sonde entlang zweier rechtwinklig zueinan der verlaufender Achsen bewegt werden, nämlich in hori zontaler und in vertikaler Richtung innerhalb derselben Querschnittsfläche des Kanals 10.The positioning device 11 is fixed stationary above the channel 10 . The positioning device 11 has a rail 12 spanning the channel 10 , along which a carriage 13 can be moved in a controlled manner. The carriage 13 carries a rod 14 which can be moved vertically relative to the carriage and which has a probe 15 at its lower end. By means of the slide 13 and the rod 14 , the probe can be moved along two axes running at right angles to one another, namely in the horizontal and in the vertical direction within the same cross-sectional area of the channel 10 .

Die Schiene 12 ist an Lagerböcken 16, 17 auf den Kanal wänden befestigt. An dem Kanal 10 ist ein Motor 18 an gebracht, der über eine in der Schiene 12 verlaufende (nicht dargestellte) Spindel den Schlitten 13 entlang der Schiene antreibt. In gleicher Weise ist am Schlit ten 13 ein Antriebsmotor vorgesehen, der den Stab 14 in vertikaler Richtung antreibt. Endschalter an den Lager böcken 16, 17 und am Schlitten 13 dienen jeweils dazu, die Endstellung des Schlittens 13 bzw. des Stabes 14 festzustellen. Die Antriebe sind mit Weggebern ge koppelt, die die Position der Sonde 15 sowohl in hori zontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung an geben. Diese Positionssignale werden an den Rechner 20 gegeben, der einen Bildschirm 21 sowie Tastaturen 22 enthält. Der Rechner 20 steuert die Antriebe für die Horizontal- und Vertikalbewegung in noch zu erläutern der Weise.The rail 12 is fixed to bearing blocks 16 , 17 on the channel walls. On the channel 10 , a motor 18 is brought in, which drives the carriage 13 along the rail via a spindle (not shown) running in the rail 12 . In the same way, a drive motor is provided on the slide 13 , which drives the rod 14 in the vertical direction. Limit switches on the bearing blocks 16 , 17 and on the slide 13 each serve to determine the end position of the slide 13 or the rod 14 . The drives are coupled to position sensors which indicate the position of the probe 15 both in the horizontal direction and in the vertical direction. These position signals are sent to the computer 20 , which contains a screen 21 and keyboards 22 . The computer 20 controls the drives for the horizontal and vertical movement in a manner yet to be explained.

Die Sonde 15 ist eine bekannte magnetisch-induktive Strömungsmeßsonde. Sie enthält einen Elektromagneten, der um die Sonde herum ein Magnetfeld erzeugt. Eine elektrisch leitende Flüssigkeit, die in dem Kanal 10 strömt, erzeugt an Elektroden 23, die an gegenüber liegenden Seiten des elektrisch nichtleitenden Sonden gehäuses angebracht sind, eine elektrische Spannung, deren Größe von der Bewegungsgeschwindigkeit der in der strömenden Flüssigkeit enthaltenen elektrischen Ladungsträger bestimmt wird. Die Spannung zwischen den beiden Elektroden 23 wird verstärkt und als Meßgröße für die örtliche Strömungsgeschwindigkeit dem Rechner 20 zugeführt.The probe 15 is a known magnetic-inductive flow measuring probe. It contains an electromagnet that creates a magnetic field around the probe. An electrically conductive liquid that flows in the channel 10 generates an electrical voltage at electrodes 23 , which are attached to opposite sides of the electrically non-conductive probe housing, the magnitude of which is determined by the speed of movement of the electrical charge carriers contained in the flowing liquid. The voltage between the two electrodes 23 is amplified and fed to the computer 20 as a measured variable for the local flow velocity.

Die Sonde 15 enthält ferner eine Ultraschall-Tastein richtung 24, die imstande ist, bei trockenem Kanal das Profil der Kanalwände abzutasten, ähnlich einer Kopier einrichtung.The probe 15 also includes an ultrasonic Tastein device 24 which is able to scan the profile of the channel walls when the channel is dry, similar to a copying device.

Über dem offenen Kanal ist ein Pegelmesser 25 ange bracht, der die Höhe des Flüssigkeitsstandes mißt. Dieser Pegelmesser ist im vorliegenden Fall ein Ultra schall-Pegelmesser. Das Ausgangssignal des Pegelmessers 25 wird ebenfalls dem Rechner 20 zugeführt.Above the open channel, a level meter 25 is introduced , which measures the level of the liquid. This level meter is an ultrasound level meter in the present case. The output signal of the level meter 25 is also fed to the computer 20 .

In einer Kalibrierphase wird gemäß Fig. 3 die Positio niervorrichtung 11 vom Rechner 20 so gesteuert, daß die Strömungssonde 15 nacheinander auf zahlreiche Posi tionen eingestellt wird, die in Fig. 3 durch Punkte bezeichnet sind. In der quer zum Kanal 10 verlaufenden Meßebene wird also ein dichtes Raster oder Netz von Meßpunkten erzeugt. Die Strömungsgeschwindigkeiten an diesen Meßpunkten werden im Rechner 20 gespeichert. Die Stellen gleicher Strömungsgeschwindigkeit sind in Fig. 3 durch Strömungslinien gekennzeichnet. Diese Strö mungslinien werden vom Rechner berechnet und am Bild schirm 21 kann das betreffende Strömungsprofil ange zeigt werden. Ggf. erfolgt eine Interpolation zwischen den Meßpunkten, wenn die betreffende Strömungslinie zwischen zwei Meßpunkten hindurchgeht.In a calibration Fig 3, the positio is in accordance. Niervorrichtung 11 is controlled by the computer 20 that the flow probe 15 in succession numerous functions on Posi is set, which are designated in FIG. 3 by dots. A dense grid or network of measuring points is thus generated in the measuring plane running transverse to the channel 10 . The flow velocities at these measuring points are stored in the computer 20 . The locations of the same flow rate are identified in FIG. 3 by flow lines. These flow lines are calculated by the computer and on the screen 21 the relevant flow profile can be shown. Possibly. there is an interpolation between the measuring points when the relevant flow line passes between two measuring points.

Der Rechner berechnet aus der Gesamtheit der in der Kalibrierphase ermittelten Geschwindigkeitsmessungen eine mittlere Geschwindigkeit v_m. Außer der Strömungs linie für die mittlere Geschwindigkeit sind in Fig. 3 auch die Strömungslinien für die Geschwindigkeiten 1,2 × v_m und 0,8 × v_m sowie 0,6 × v_m dargestellt.The computer calculates an average speed v _m from the total of the speed measurements determined in the calibration phase. In addition to the flow line for the average speed, the flow lines for the speeds 1.2 × v _m and 0.8 × v _m and 0.6 × v _m are also shown in FIG. 3.

Nach Durchführung der Netzmessung und Speicherung des Strömungsprofils wird an einer Referenzposition P_r eine Bezugs-Strömungsmessung vorgenommen. Als Referenzposi tion kann auch die Position eines der bei der Netz messung benutzten Meßpunkte benutzt werden, wobei na türlich keine zusätzliche Bezugs-Strömungsmessung er forderlich ist sondern der zuvor gewonnene Meßwert ver wertet werden kann. Zweckmäßigerweise wird die Referenz position P_r auf derjenigen Strömungslinie gewählt, die der mittleren Strömungsgeschwindigkeit des Strömungs querschnitts entspricht. In diesem Fall beträgt der Umrechnungsfaktor 1. Es kann aber auch eine andere Stelle des Strömungsquerschnitts gewählt werden. Wird die Referenzposition P_r auf der Strömungslinie 0,8 × v_m gewählt, so ist in der Meßphase, bei der die Sonde 15 feststeht, ein Umrechnungsfaktor von 1 : 0,8 = 1,25 zu berücksichtigen, um aus dem Meßwert im Referenzpunkt P_r die aktuelle Gesamt-Strömungsgeschwindigkeit bzw. die aktuelle mittlere Strömungsgeschwindigkeit zu ermit teln.After carrying out the network measurement and storing the flow profile, a reference flow measurement is carried out at a reference position P _r . The position of one of the measuring points used in the network measurement can also be used as a reference position, although of course no additional reference flow measurement is required, but rather the previously obtained measured value can be used. The reference position P _r is expediently chosen on that flow line which corresponds to the mean flow velocity of the flow cross section. In this case the conversion factor is 1 . Another location of the flow cross section can also be selected. If the reference position P _{r is selected} on the flow line 0.8 × v _m , a conversion factor of 1: 0.8 = 1.25 must be taken into account in the measuring phase, in which the probe 15 is fixed, in order to derive the measured value at the reference point P _{r to determine} the current total flow rate or the current average flow rate.

Die Referenzposition P_r kann auf unterschiedliche Weise gewählt werden: Es ist möglich, die Referenzposition völlig willkürlich zu wählen und aus der errechneten mittleren Strömungsgeschwindigkeit und der in der Referenzposition im gleichen Strömungszustand gemes senen Bezugs-Strömungsgeschwindigkeit den Umrechnungs faktor zu ermitteln. Alternativ besteht die Möglich keit, den Referenzpunkt P_r auf eine bestimmte Strö mungslinie zu legen, vorzugsweise auf die Strömungs linie v_m der mittleren Strömungsgeschwindigkeit. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, an einer ganz be stimmten Stelle der Kanalbreite, vorzugsweise genau in der Kanalmitte, die Sonde 15 herabzulassen, bis eine vorbestimmte Strömungslinie erreicht ist, die dann den Umrechnungsfaktor bestimmt.The reference position P _r can be selected in different ways: It is possible to choose the reference position completely arbitrarily and to determine the conversion factor from the calculated mean flow velocity and the reference flow velocity measured in the reference position in the same flow state. Alternatively, there is the possibility of placing the reference point P _r on a specific flow line, preferably on the flow line v _{m of} the mean flow velocity. Another possibility is to lower the probe 15 at a certain point in the channel width, preferably exactly in the center of the channel, until a predetermined flow line is reached, which then determines the conversion factor.

Nach dem Einschalten des Durchflußmessers steuert der Rechner den Schlitten 13 zunächst so, daß dieser in eine Endlage läuft, bis der betreffende Endschalter betätigt wird. In gleicher Weise wird der Stab 14 in eine Endlage bewegt, bis der zugehörige Endschalter betätigt wird. Ausgehend von diesen Endlagen messen die Weggeber die jeweilige Wegposition des Schlittens 13 bzw. des Stabes 14, so daß die Position der Sonde 15 in einem rechteckigen Koordinatensystem definiert ist.After switching on the flow meter, the computer first controls the carriage 13 so that it runs into an end position until the limit switch in question is actuated. In the same way, the rod 14 is moved into an end position until the associated limit switch is actuated. Starting from these end positions, the displacement sensors measure the respective displacement position of the slide 13 or the rod 14 , so that the position of the probe 15 is defined in a rectangular coordinate system.

Danach werden mit der Tasteinrichtung 24 die Kanalwände abgetastet, um das Innenwandprofil des Kanals im Rechner abzuspeichern.The duct walls are then scanned with the feeler device 24 in order to store the inner wall profile of the duct in the computer.

Während in dem Kanal 10 Flüssigkeit strömt, wird die Kalibrierphase ausgeführt, indem die Sonde 15 von Meß punkt zu Meßpunkt weitergeführt wird, um ein dichtes Netz an Meßpunkten zu erhalten. Die in jedem Meßpunkt gemessene Strömungsgeschwindigkeit wird im Rechner ge speichert. Der Rechner ermittelt dann die mittlere Strömungsgeschwindigkeit und positioniert die Sonde 15 in der Referenzposition P_r, um die Bezugs-Strömungsge schwindigkeit zu messen. Danach wird das Verhältnis von Bezugs-Strömungsgeschwindigkeit und mittlerer Strö mungsgeschwindigkeit ermittelt und somit auch der in der Meßphase anzuwendende Umrechnungsfaktor. While liquid flows in the channel 10 , the calibration phase is carried out by continuing the probe 15 from measuring point to measuring point in order to obtain a dense network of measuring points. The flow velocity measured at each measuring point is stored in the computer. The computer then determines the mean flow rate and positions the probe 15 in the reference position P _r to measure the reference flow rate. Then the relationship between the reference flow velocity and the mean flow velocity is determined and thus also the conversion factor to be used in the measurement phase.

In der Meßphase bleibt die Sonde 15 an der Referenz position P_r und der von der Sonde 15 gelieferte Meßwert wird mit dem Umrechnungsfaktor multipliziert, um die aktuelle Gesamt-Strömungsgeschwindigkeit zu erhalten. Diese aktuelle Gesamt-Strömungsgeschwindigkeit wird dann mit der eingetauchten Querschnittsfläche des Kanals multipliziert, um die Strömungsrate zu erhalten. Bei der Ermittlung der eingetauchten Querschnittsfläche wird das Signal des Pegelmessers 25 ausgewertet.In the measuring phase, the probe 15 remains at the reference position P _r and the measured value supplied by the probe 15 is multiplied by the conversion factor in order to obtain the current total flow rate. This current total flow rate is then multiplied by the submerged cross-sectional area of the channel to obtain the flow rate. When determining the immersed cross-sectional area, the signal from the level meter 25 is evaluated.

Eine neue Kalibrierphase wird immer dann durchgeführt, wenn die in der Meßphase gemessene Strömungsgeschwin digkeit um ein vorbestimmtes Maß von der Bezugs- Strömungsgeschwindigkeit abweicht, oder wenn sich der Pegelstand gegenüber der letzten Kalibrierphase um ein vorbestimmtes Maß oder um einen vorbestimmten Anteil verändert hat.A new calibration phase is always carried out if the flow rate measured in the measuring phase a predetermined amount of the reference Flow rate deviates, or if the Level compared to the last calibration phase predetermined amount or by a predetermined proportion has changed.

Es ist auch möglich, für verschiedene Pegelstände die jeweils zugehörige mittlere Strömungsgeschwindigkeit und die zugehörige Referenzposition P_r bzw. den zuge hörigen Umrechnungsfaktor zu speichern und danach die Einstellung vorzunehmen, ohne daß eine neue Kalibrier phase erforderlich wäre.It is also possible to save the respective associated mean flow velocity and the associated reference position P _r or the associated conversion factor for different water levels and then to make the setting without a new calibration phase being necessary.

Damit nicht jede Welle der strömenden Flüssigkeit die Einleitung einer neuen Kalibrierphase bewirkt, wird zweckmäßigerweise eine Dämpfung vorgesehen, um eine neue Kalibrierphase erst dann vorzunehmen, wenn der Wert, der als Kriterium benutzt wird, länger als eine vorgegebene Zeit anhält oder wenn das Zeitintegral der Abweichung ein vorgegebenes Maß übersteigt.So that not every wave of the flowing liquid Initiation of a new calibration phase expediently provided a damping to a carry out a new calibration phase only when the Value used as a criterion longer than one predetermined time or if the time integral of the Deviation exceeds a predetermined level.

Claims

1. Flow meter for open channels, with a plunging into the liquid, the flow rate measuring flow probe ( 15 ), which is placed on a positioning device ( 11 ) and controlled by a computer ( 20 ) be movable, characterized in that
the flow probe ( 15 ) can be moved to numerous measuring points which are distributed in a measuring plane running transversely to the channel ( 10 ) and whose flow velocities are measured and stored in the computer,
the computer determines a mean flow velocity v _{m of} the measuring points and a reference flow velocity at a reference position in a calibration phase,
and the computer ( 20 ) sets the probe ( 15 ) to the reference position in a measurement phase and calculates the current overall flow rate based on the relationship between average flow rate (v _m ) and reference flow rate obtained in the calibration phase.

2. Flow meter according to claim 1, characterized in that a level in the channel ( 10 ) measuring transmitter level meter ( 25 ) is provided, the measured value for determining the immersed channel cross section and thus the flow rate is used.

3. Flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that a device from the Positionsvorrich ( 11 ) movable sensing device ( 24 ) is provided for scanning from the wall profile of the channel ( 10 ).

4. Flow meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the computer ( 20 ) as a reference position (P _r ) sets a predetermined position and taking into account the percentage deviation of the reference flow rate from the mean flow rate (v _m ) , the current total flow velocity is determined in the measuring phase.

5. Flow meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the computer ( 20 ) as a reference position (P _r ) sets a position which lies on a flow line which is the mean flow rate (v _m ) or a predetermined percentage of the corresponds to mean flow rate.

6. Flow meter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the computer ( 20 ) sets the reference position (P _r ) to a predetermined position of the channel width and the depth of the reference position on a flow line adjusts the mean flow rate (v _m ) or a predetermined percentage of the mean flow velocity.

7. Flow meter according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the event of a deviation in the measurement phase at the reference position (P _r ) measured flow velocity by a predetermined amount or a predetermined proportion from the reference flow velocity, a new calibration phase is carried out .

8. Flow meter according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the measurement phase at Deviation of the level by a predetermined Measure or a predetermined proportion of the level was the calibration phase a new calibration phase is carried out.

9. Flow meter according to claim 7 or 8, characterized characterized that only then a new calibration phase is carried out when the deviation lasts longer than a predetermined time or that Time integral of the deviation a given measure exceeds.

10. Flow meter according to one of the preceding claims, characterized in that conversion factors for the flow rate in the computer ( 20 ) are stored for numerous combinations of in each case a flow velocity at the reference position and a level height, which are called up in the measurement phase, if the relevant flow velocity and level are measured.