相反地，本发明的目的在于消除发生于交变输出信号中的
不利情况，前述交变输出信号在工业计量制中实现标准化已经
很长时间，并且其频率与给定测量范围中的流率成比例。每当
在由流量传感器的机械结构确定的测量方向中流动的流体在与
测量方向相反的方向上发生偶然的，尤其是一个较短的时间的
流动时，就会出现这种不利情况。这种逆流率不能被评值电子
装置转换为相应的相反频率，众所周知，这是因为一个交变信
号不可能有一个负频率。
上述标准化输出信号最终存在于输出中，该输出在技术手
册及数据表中常常被指定为脉冲/频率输出。
例如，当在这样的管道中测量流率时上述逆流率会发生：
流体不是连续地流动而是用一种脉动方式流动，这种流动方式
是例如通过测流量泵，或者在流体上设置压力的情况下，通过
能够被触发开和关的阀产生的。尽管测流量泵的精度高达
0.5％，但是由于它们的设计原理(例如往复泵，波纹管泵或隔
膜泵)，在每个测流量步骤期间发生的回流以及逆流率都无法
避免。
人们试图在评值电子装置中通过阻尼来补偿逆流率。但这
导致流率测量对流率改变的反应有一定的延迟，此外，必须使
阻尼时间常数与流率相匹配，也就是说，时间常数必须被改变
且必须是可以改变的。
本发明的目的在于提供一种用于消除上述不利情况的不同
的并更有利的方法。
为了实现这一目的，本发明提出一种带有流量传感器及评
值电子装置的容积或质量流量表，它包括：
-用于产生流率信号的第一分支电路，在给定的测量范围
内，该流率信号与被测量流体的流率成比例；
-用于产生输出信号的第二分支电路，在给定的测量范围
内，该输出信号的频率与在测量方向中流动的流体的流率成比
例，该测量方向由流量传感器的结构设置所确定；以及
-第三分支电路，其在扫描间隔期间确定在与测量方向相反
的方向上的逆流率，保存该逆流率并且将其从下一个被测量的
流率中减去。
根据本发明优选的改进，评值电子装置把分别被保存的逆
流率加起来，并且使它们可为进一步的处理和/或显示所利用。
根据本发明的优选实施例和/或其优选改进，第三分支电路
包括：
-一个时钟发生器，其周期性地产生带有一预先确定的时钟
周期的时钟脉冲；
-一个由时钟发生器控制的平均器级，其输入端被输入流率
信号，其输出端提供一个表示一个时钟周期内的平均值的平均
流率值信号；
-一个读写存储器；
-一个第一除法器，其除数输入端被输入表示时钟周期的时
钟周期信号，其被除数输入端被连接至读写存储器的输出端；
-一个第一加法器，其第一输入端被连接至平均器级的输出
端，其第二输入端被连接至第一除法器的输出端；
-一个第一乘法器，其第一输入端被连接至第一加法器的输
出端，其第二输入端被输入一个表示质量的倒数或容积的倒数
的置位信号，其输出端提供一表示频率的频率信号；
-一个三重比较器，其输入端被连接至第一乘法器的输出
端，其输出端被连接至第二分支电路的输入端，并且提供一个
信号：
当频率信号表示小于零的值时，该信号表示零；
当频率信号表示在零与一个可调整的最大值之间的值时，
该信号等于频率信号；
当频率信号表示比最大值更大的值时，该信号表示最大
值；
-一个第二乘法器，其第一输入端被连接至三重比较器的输
出端，其第二输入端被输入时钟周期信号；
-一个第二除法器，其第一输入端被连接至第二乘法器的输
出端，其第二输入端被输入所述置位信号；
-第三乘法器，其第一输入端被连接至平均器级的输出端，
其第二输入端被输入时钟周期信号；
-一个加法器/减法器，其减数输入端被连接至第二除法器
的输出端，其第一加数输入端被连接至第三乘法器的输出端，
其第二加数输入端被连接至读写存储器的输出端，并且其输出
端被连接至能够被时钟信号起动的读写存储器的输入端。
本发明的一个优点是发生于特定时间的逆流率将通过在测
量下一个流率值期间，即实时的平衡来考虑。因此根据本发明，
该平衡紧跟着流率中的变化而不会延迟，这样也不必改变任何
时间常数。
下面参照附图并结合实施例对本发明及其它优点做更加详
细的解释。不同附图中的相同部分使用相同的标记。如果要求
附图的清晰，已经在前面提到的标记在随后的图中被忽略。此
外，已经被描述的细节在下面各图中不再进一步解释。
图1所示的方框图用简化和抽象方式给出了根据本发明的
容积和质量流量表的主要结构。在下文中，凡称为容积流量表
还是质量流量表都无关紧要的地方均仅使用流量表这一术语。
可以使用本发明的优选类型的流量表已经在上文开始描述。
这种流量表的主要元件仍然是流量传感器1以及评值电子
装置2。流量传感器1主要相应的测量原理及其操作所需要的
机械元件(未示出)。至少有一个测量管以及一个可以选择的
外壳，在该测量管中流动着将被测量的流体。
至少有一个专门用于该测量原理的激励装置和/或至少一
个传感器装置被附加在测量管上或测量管内，传感器装置被用
作物理电子变换器，并且产生尤其是直接表示流率的输出信
号。
评值电子装置2用这样的方式处理该输出信号或多个传感
器装置各自的输出信号，使得例如流率可以被显示在显示器
上。此外，评值电子装置2将该流率转换成至少一种适当的其
它信号形式，尤其是与本发明有关的上述频率输出标准的信号
形式，用于进一步的电子处理。
在电磁流量表的情况下，专用于该测量原理的激励装置为
一个用于产生穿过测量管的磁场的装置，例如带有相关线圈电
流发生器的线圈装置，专用于该测量原理的传感器装置包括至
少两个电极，该电极能够测出根据Faraday感应定律在流动的
流体上所感应的电压，前述流体必须具有导电性。
在涡旋流量表的情况下，专用于该测量原理的激励装置为
一迎着流体流动的方向设置于测量管中的非流线形体，涡旋从
该激励装置分开，因而发生压力的波动，并且专用于该测量原
理的传感器装置包括至少一个响应于所述压力波动的传感器元
件。
在Coriolis质量流量表的情况下，专用于该测量原理的激
励装置作用于至少一个测量管，使其振动，尤其是使其谐振，
并且专用于该测量原理的传感器装置包括传感器元件，该传感
器元件测出测量管在入口端与出口端的振动之间的相移。
在超声波流量表的情况下，专用于该测量原理的激励装置
以及传感器装置被用这样的方式可操作地互连，即与测量管相
连的第一超声波转换器，以及与测量管相连且与第一超声波转
换器偏离一定距离设置的第二超声波转换器，该两个超声波转
换器用这样的方式周期性交替地操作，即当一个作为发射器
时，另一个作为接收器。因此，超声波通过流体在流动方向及
与流动相反的方向交替地发送，这样流速及流率可以根据超声
波的传播时间的不同而确定。
在热质量流量表的情况下，专用于该测量原理的激励装置
为一设置于流体中的发热元件，专用于该测量原理的传感器装
置包括一探测自身与发热元件之间温差的温度计。温差依赖于
质量流率。
在压差质量流量表的情况下，专用于该测量原理的激励装
置为一设置在流体中并限制横截面流量的孔板，专用于该测量
原理的传感器装置包括在孔板前面的压敏元件以及孔板后面的
压敏元件，这两个压敏元件形成一个压差传感器元件。
在图1中，评值电子装置2包括一用于产生流率信号“q”
的第一分支电路21。在给定的测量范围m中，m与在流量传感
器1中流动流体的流率q非常精确地成比例。
评值电子装置2还包括一第二分支电路22，该第二分支电
路22根据上述标准产生一输出信号“qc”，在给定的测量范围
内，输出信号“qc”的频率与产生于流动流体的测量方向上的
流率qc非常精确地成比例，该流动流体的测量方向由流量传感
器的结构上的设置所决定。第二分支电路22例如可以为方波发
生器，例如，其频率f由流率qc所控制，其输出信号具有一预
先确定的，但固定的脉冲信号标控比。
这些联系被示意性地示于图2中。由于简化的缘故，假设
图2中每个坐标轴都具有线性刻度，这样函数关系q～f为严格
地线性，也就是说，其产生了一直线族，该直线族的参数为在
频率f为最大值fmax时流率q的测量范围m。
在图1中，第三分支电路被设置于第一分支电路与第二分
支电路之间，第三分支电路确定一逆流率-q’，该逆流率发生
在扫描间隔δt期间与测量相反的方向上，存储该逆流率并且从
下一个被测量的流率中减去该逆流率。
图3用于解释该逆流率-q’所产生的不利情况。在图3中，
被输入的流率q为纵坐标轴，时间t为横坐标轴。
图3的曲线不仅在横坐标轴上方延伸，这时q值为正值，
而且在横坐标轴下方延伸，这时q值为负值。它们是由上述原
因所引起的，并且搞错测量的结果且减少其准确性。而且，图3
给出了流率具有平均值qm的持续时间。
图4给出了评值电子装置优选实施例的更加详细的方框
图，该评值电子装置具体涉及第三分支电路23。一个时钟发生
器231被用于产生周期性时钟脉冲，该时钟脉冲具有一预先确定
的或可预先确定的时钟周期δt，也就是说，等于图3中的持续
时间δt。
时钟脉冲随时间的变化被示于时钟发生器231的左下方。在
这种情况下它们为带有一致的脉冲信号标控比及适当频率的矩
形脉冲。
平均器级232由时钟发生器231控制。平均器级232的输出
端被输入流率信号“q”。其输出信号在每个时钟脉冲的末端
提供平均流率值信号“qm”，该平均流率值信号“qm”表示时
钟周期δt内的平均值qm。
第一除法器233的除数输入端被输入一表示时钟周期δt的
时钟周期信号“δt”。除法器233的被除数输入端被连接至读
写存储器234的一个输出端，该读写存储器例如可以是一个普通
的RAM甚至是一个EEPROM。
第一加法器235的第一输入端被连接至平均器级232的输出
端，第二输入端被连接至第一除法器233的输出端，其输出端被
连接至第一乘法器236的第一输入端。第一乘法器的第二输入端
被提供一置位信号“k”，该置位信号“k”表示容积的倒数
或质量的倒数。乘法器236在输出端产生一表示频率F的频率信
号“F”。
三重比较器237的输入端被连接至乘法器236的输出端。其
中一个输出端被连接至第二分支电路22的输入端，并且提供如
下的信号s：
-如果频率信号“F”表示低于零的值，则该信号s表示零。
-如果频率信号“F”表示零与最大值Fmax之间的值，则该
信号s等于频率“F”本身。
-如果频率信号“F”表示比最大值Fmax更大的值，则该信
号s等于最大值Fmax。
该信号s的轨迹被示于图5中。值得注意的是，前面提到
的频率信号“F”可以比零值小与前面提到的没有负频率并不
矛盾。后者与分支电路22的特性有关，该分支电路分配交变电
流或电压发生器的可变频率给流率q。然而，交变电流或电压
的频率只可以为正。
这种情况与频率信号“F”的情况相反。它表示平均流率
值信号“qm”与控制信号“k”的相乘的结果。前述平均流率
值信号“qm”表示平均值qm，前述控制信号“k”表示容积的
倒数或质量的倒数。因而上述值表示频率。即当上述逆流率-q
发生时，频率信号“F”毫无疑问地为负值。
在图4中，第二乘法器238的第一输入端被连接至三重比较
器237的输出端，乘法器的第二输入端接收时钟周期信号“δt”。
接着，第二除法器239的第一输入端被连接至乘法器238的输出
端，并且第二输入端被输入置位信号“k”。第三乘法器2310
的第一输入端被连接至平均器级的输出端，其第二输入端被输
入时钟周期信号“δt”。
加法器/减法器2311的减数输入端被连接至除法器239的一
个输出端，其第一加数输入端被连接至乘法器2310的输出端，
其第二加数输入端被连接至读写存储器234的输出端。加法器/
减法器2311的输出端被连接至读写存储器234的一个输入端，该
读写存储器被时钟信号起动。
加法器/减法器2311的输出信号总是在时钟脉冲的下降沿
被读入读写存储器234中，参见箭头。由于平均流率值信号
“qm”总是在时钟脉冲的上升沿期间可以被得到，在前一时钟
周期被读入读写存储器234的值，在随后的半个时钟脉冲周期
内被施加于加法器235的输入端，直到一个新值被写入读写存
储器234为止。
因此，在一个时钟脉冲周期之后，逆流率已经从该流率中
减去。与前述的阻尼相反，这时有一个即刻的平衡。
当接通流量表时，一个适当初始值被写入读写存储器
234，例如该初始值最好为零值。即使在电流测量期间，将零
值写入读写存储器234，从而实现读写存储器234的复位，也
是合适的。
图4用虚线示出了逆流率-q’可以被加起来，并且可选择
地通过比较器2312及随后的累加器2313用其它方式被显示和进
一步处理。例如可以这样设置比较器2312的开关门限，使其输
入信号的(正)值被抑制。
值得注意的是，带引号的非数字标记表示相应的不带引号
的信号的值。这些信号的信息内容为相应的值，而不是该信号
本身。
图4方框图的各个级的功能也可以通过相应的可编程微处
理器来实现，当评值电子装置已经带有用于处理流率信号的微
处理器时，这种实现方法被优先地应用。