FORTSCHRITT-· BERICHTE

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Berechnung und Modellierung
Berechnung und Modellierung 59
Frequenz in Hz
274
/
entkoppelter Fall
272
gekoppelter Fall
ll.f
. "l.7Hz
mm
erregt werden kann, wird es als "elektrische Feder" bezeichnet. Im Modell wurde parallel
zur mittleren Kapazität (Cll) eine einstellbare Feder geschalten, so daß in der Simulation
die Resonanzfrequenzen der nicht gekoppelten Rohre nach Veränderungen am Meßrohr
wieder aufeinander abgestimmt werden können. Die Gehäuseschwingung wird dadurch
minimal, und es gelten wieder die gleichen Voraussetzungen wie bei symmetrischen
Rohren.
270
268
266
f(Tilgerrohr) ""'
gegenphasige Resonanz
20.0 22.5 25.0
27.5 30.0
Temperatur in °C
Bild 2.30 simulierte Resonanzfrequenzen der gekoppelten Rohre
32.5
erzwungene Anregung
Es besteht noch eine zweite Möglichkeit bei unsymmetrischen Rohren den Punkt der
minimalen Gehäuseschwingung einzustellen. Denn es zeigt sich;- daß für jede beliebige
Kombination unsymmetrischer Rohre genau eine Anregungsfrequenz existiert, bei der die
Gehäuseschwingung minimal wird. Die Rohre schwingen dann mit derartigen Amplituden,
daß sich die Impulse der Rohre genau kompensieren. Diese Frequenz wird im nächsten
Abschnitt berechnet. In Kapitel 3 .1 wird auf diese Form der Anregung näher eingegangen.
2.2.6 Schwingungsverhalten einer Doppelrohranordnung
Im Betrieb werden die schwingenden Rohre immer zu gegenphasigen Schwingungen
angeregt. Die gleichphasige Schwingung kann Störungen in der Signalverarbeitung verursachen.
Die Resonanzfrequenz der gleichphasigen Schwingung sollte deshalb möglichst
weit entfernt von der Resonanzfrequenz der gegenphasigen Schwingung liegen. Dies kann
durch eine starke Kopplung der Rohre erreicht werden.
2.2.5 Abstimmung des Tilgerrohres
elektrische Feder
Die Kompensation der Schwingung des Meßrohres durch das Tilgerrohr funktioniert nur,
wenn beide Rohre dieselbe Resonanzfrequenz aufweisen. Dies ist im allgemeinen nicht
der Fall, denn im Meßrohr können sich Stoffe .unterschiedlicher Dichte befinden, bzw. es
kann durch temperaturbedingte Verspannungen zu Änderungen der Resonanzfrequenz des
Meßrohres kommen. Dies macht ein Stellglied am Tilgerrohr erforderlich, das ähnlich
einer Feder, die am Tilgerrohr angreift, eine Beeinflussung der Resonanzfrequenz ermöglicht.
Ein solches Bauteil wurde gefunden. Es ist in Kapitel 3 .1 "Mechanischer Autbau"
beschrieben. Da dieses Bauelement wie eine mechanische Feder wirkt, aber elektrisch
Nach den bisherigen Überlegungen besteht die Notwendigkeit ein Tilgerrohr in das Meßsystem
zu integrieren. Die Simulationen zeigen eine eindeutige Verbesserung gegenüber
einem Einrohr-System. Bei dem angestrebten Konzept einer Doppelrohranordnung mit nur
einem durchströmten Rohr ergibt sich gegenüber konventionellen Systemen mit zwei
durchströmten Rohren jedoch ein noch komplexeres Schwingungsverhalten. Für die Realisierung
und den Entwurf von Regelalgorithmen ist es erforderlich, das prinzipielle -V--e-t_
halten der Meßanordnung zu kenn~n .
Das bislang benutzte PSPICE-Modell für die Doppelrohranordnung beschreibt die Schwingungsvorgänge
hinreichend genau. Dieses Modell besitzt jedoch bereits eine zu große
Komplexität, um grundlegende Schwingungsvorgänge zu studieren. Um den Kopplungsmechanismus
zwischen den beiden Rohren besser zu verstehen, wird deswegen die Anordnung
als stark vereinfachter Zwei-Massen-Schwinger modelliert. Die gewonnenen
Erkenntnisse lassen sich dann auf die komplexere Struktur eines Massendurchflußmessers
übertragen.