FORTSCHRITT-· BERICHTE

96 Realisierung des Meßsystems
Frequenz f/2 auf die Versorgurtgsspannung oder die Spannungsreferenz. Eine Offsetspannung
führt zu einem vermehrten Auftreten der Bitkombination 00 oder 11. Da die
Bits mit fa getaktet werden, entsteht im Ausgangsspektrum des Modulators eine Linie in
der Nähe von f/2. Bei einer Einstreuung von f/2 auf die Versorgung oder die Referenz,
kommt es zu Interferenzen zwischen den beiden Störsignalen. Die Differenzfrequenz der
beiden Signale kann noch im Durchlaßbereich des Tiefpaßfilters liegen. Dann kommt es
zu einem Störprodukt am Modulatorausgang.
Realisierung des Meßsystems
2
V
or-11~1--r~t---f---\~-f---+~-l---+-~L-_J__
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Filterwirkung. Die außerordentliche Filterwirkung des AE-ADU zeigt Bild 3.29. Der
ADU wurde zunächst mit einem Sinussignal der Frequenz 270 Hz und einer Amplitude
U 55 =4 V gespeist. Anschließend wurde ein Sinussignal der Frequenz 26 kHz und der
gleichen Amplitude Uss =4 V angelegt. In den digitalisierten Ausgangswerten des ADU ist
von dem 26 kHz Signal nichts mehr zu erkennen. Diese Eigenschaft ist für die Phasenmessung
äußerst vorteilhaft. Durch das steilflankige Filter werden höherfrequente Rauschkomponenten
wirksam unterdrückt. Das Signal/Rausch-Verhältnis wird verbessert. Dennoch
besteht bei dieser Tiefpaßfilterung nicht die Gefahr von Temperaturdriften oder
Alterung, da die Filter digital arbeiten.
4
mV
0
-4
0
10 20ms
fEin = 26 Q()() Hz
10 20ms
Aliasing. Natürlich ist auch bei diesem Umsetzer ein Anti-Aliasing-Filter erforderlich. Da
das Eingangssignal aber 64 mal überabgetastet wird, das entspricht einer Abtastfrequenz
von 3,072 MHz, werden an dieses Filter nur geringe Forderungen gestellt. Ein Tiefpaß
erster Ordnung mit einer Grenzfrequenz von 1 MHz ist vollkommen ausreichend.
Bild 3.30 zeigt wie sich hochfrequente Einstreuungen in den Eingangskreis auswirken
können. Der ADU wurde zunächst mit einem Sinussignal der Frequenz f=300 Hz und
einer Amplitude U 55 =4 V gespeist. Anschließend wurde ein Signal der Frequenz
f=3,072 MHz und gleicher Amplitude U 55 =4 V angelegt. Da diese Frequenz in der Nähe
der Abtastfrequenz von 3,072 MHz liegt, wird die Differenzfrequenz in das Nutzband
gespiegelt. Es ist also dafür Sorge zu tragen, daß keine hochfrequenten Störungen aus
Taktleitungen in der Nähe der Abtastfrequenz an den Eingang gelangen.
Bild 3.29 Wirkung des digitalen Filters; oben fein =270 Hz, un_ten fein =26 kHz
Phasenregelung bei 1000-facher Testfrequenz
Trotz Verwendung modernster Bauelemente ist_bei Coriolis-Massendurchflußmessern die
Phasen~rift der Sensoren und Verstärker immer noch in der Größenordnung der Drift des
mecharus:hen Aufbaus. Durch die Verwendung des AE-ADU ist aber ein Verstärkerkonzept
möglich, das eine Kalibrierung des Sensors für die Rohrschwingung im Betrieb
ermöglicht.
Der ~hotostr~mverstärker läßt sich in erster Näherung als Tiefpaß erster Ordnung bes~hre1ben
. Seme Phasenverschiebung ist proportional zur Betriebsfrequenz und berechnet
sich zu:
.1 q> = arctan (IB )