Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Korrekturfunktion, ein Verfahren zum Korrigieren einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße, ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät und eine magnetisch-induktive Durchflussmesssonde.

Magnetisch-induktive Durchflussmessvorrichtungen werden zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit und des Volumendurchflusses eines fließenden Mediums in einer Rohrleitung eingesetzt. Dabei werden inline magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte von magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden unterschieden, die in eine seitliche Öffnung einer Rohrleitung eingesetzt werden. Ein magnetischinduktives Durchflussmessgerät weist eine magnetfelderzeugende Vorrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes auf. Eine Hauptachse des Magnetfeldes verläuft dabei im Wesentlichen senkrecht zur Flussrichtung des fließenden Mediums. Dafür werden üblicherweise Sattel- oder Zylinderspulen verwendet. Um ein überwiegend homogenes Magnetfeld zu realisieren, werden zusätzlich Polschuhe so geformt und relativ zur Strömungsrichtung angebracht, dass die Magnetfeldlinien über den gesamten Rohrquerschnitt im Wesentlichen senkrecht zur Querachse bzw. parallel zur Vertikalachse des Messrohres verlaufen. Zudem weist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät ein Messrohr auf, auf dessen äußeren Mantelfläche die magnetfelderzeugende Vorrichtung angeordnet ist. Ein an die Mantelfläche des Messrohres angebrachtes Messelektrodenpaar greift eine senkrecht zur Flussrichtung und zum Magnetfeld anliegende elektrische Messspannung bzw. Potenzialdifferenz ab, die entsteht, wenn ein leitfähiges Medium bei angelegtem Magnetfeld in Flussrichtung fließt. Da die abgegriffene Messspannung laut Faraday’schem Induktionsgesetz von der Geschwindigkeit des fließenden Mediums abhängt, kann aus der induzierten Messspannung die Durchflussgeschwindigkeit und - mit Hinzunahme eines bekannten Rohrquerschnitts - der Volumendurchfluss ermittelt werden.

Im Gegensatz zu einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät, welches ein Messrohr zum Führen des Mediums mit angebrachter Vorrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr durchdringenden Magnetfeldes und Messelektroden umfasst, werden magnetisch-induktive Durchflussmesssonden mit ihrem üblicherweise kreiszylindrischen Gehäuse in eine seitliche Öffnung einer Rohrleitung eingeführt und fluiddicht fixiert. Ein spezielles Messrohr ist nicht mehr notwendig. Die eingangs erwähnte Messelektrodenanordnung und Spulenanordnung auf der Mantelfläche des Messrohrs entfällt, und wird durch ein im Inneren des Gehäuses und in unmittelbarer Nähe zu den Messelektroden angeordnete Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes ersetzt, welche so ausgestaltet ist, dass eine Symmetrieachse der Magnetfeldlinien des erzeugten Magnetfeldes die Frontfläche bzw. die Fläche zwischen den Messelektroden senkrecht schneidet. Im Stand der Technik gibt es bereits eine Vielzahl an unterschiedlichen magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden.

Magnetisch-induktive Durchflussmessvorrichtungen finden vielfach Anwendung in der Prozess- und Automatisierungstechnik für Fluide ab einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 5 S/cm. Entsprechende Durchflussmessvorrichtungen werden von der Anmelderin in unterschiedlichsten Ausführungsformen für verschiedene Anwendungsbereiche beispielsweise unter der Bezeichnung PROMAG oder MAGPHANT vertrieben.

Es ist bekannt, dass magnetische Festkörper im Medium zu einen erhöhten Fehler bei der Bestimmung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße führen können. Ein Grund dafür ist, dass die im Messbetrieb erzeugte magnetische Flussdichte des erzeugten Magnetfeldes in der Regel nicht gemessen wird. Stattdessen wird für die Bestimmung der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße von einer voreingestellten und zu erwartenden magnetischen Flussdichte ausgegangen. Diese wird jedoch werkseitig bei Idealbedingungen ermittelt und stimmt bei Vorliegen von magnetischen Festkörpern im fließenden Medium nicht mit der tatsächlich vorliegenden magnetischen Flussdichte überein.

Die DE 10 2006 026 772 A1 offenbart ein Verfahren zum Bestimmen einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße mittels eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes, bei dem anhand einer Abweichung der aktuellen Anstiegszeit - die abgewartet werden muss bis ein Betrag des Magnetfeldes (d.h. die magnetische Flussdichte) einen vorgegebenen Sollwert annimmt - von einer vorgegebenen Anstiegszeit Rückschlüsse zum Vorliegen von magnetisch leitfähigen Festkörper im Medium gezogen wird. Anhand der Abweichung wird dann ein Korrekturfaktor ermittelt, mit dem der Messfehler kompensiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine alternative Lösung bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren zum Bestimmen einer Korrekturfunktion nach Anspruch 1 , das Verfahren zum Korrigieren nach Anspruch 18, das magnetischinduktive Durchflussmessgerät nach Anspruch 21 und die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde nach Anspruch 22.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Korrekturfunktion einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerätes oder für eine magnetisch-induktive Durchflussmesssonde umfasst die Verfahrensschritte:

- Modellieren einer magnetfelderzeugenden Vorrichtung, insbesondere mittels eines, bevorzugt numerischen, Simulationsverfahrens, wobei in das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung eine magnetische Permeabilität der magnetfelderzeugenden Vorrichtung oder mindestens eine Einzelkomponente der magnetfelderzeugenden Vorrichtung eingeht,

- Ermitteln eines ersten Referenzzustandes, wobei im ersten Referenzzustand das zu führende Medium eine erste magnetische Permeabilität aufweist,

- Ermitteln eines zweiten Referenzzustandes, wobei im zweiten Referenzzustand das zu führende Medium eine von der ersten Permeabilität abweichende zweite magnetische Permeabilität aufweist,

- Ermitteln einer Abweichung zwischen dem ersten Referenzzustand und dem zweiten Referenzzustand; und

- Ableiten einer Korrekturfunktion aus der Abweichung.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es nicht nur die magnetischen Eigenschaften der magnetfelderzeugenden Vorrichtung bzw. der Einzelkomponenten der magnetfelderzeugenden Vorrichtung bei der Ermittlung der Korrekturfunktion berücksichtigt, sondern auch den Einfluss der magnetischen Festkörper auf die Einzelkomponenten und die Wechselwirkung mit den Einzelkomponenten der magnetfelderzeugenden Vorrichtung. Somit ist die Korrekturfunktion des erfindungsgemäße Verfahrens für alle magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte und magnetisch-induktive Durchflussmesssonde mit bekannten magnetfelderzeugenden Vorrichtungen geeignet, unabhängig vom Betriebssignal und Regelverfahren.

Das Modellieren im Sinne der vorliegenden Anmeldung umfasst das Erstellen eines Modelles. Das Erstellen des Modelles erfolgt vorzugsweise über ein Simulationsverfahren. Alternativ kann das Modellieren auch das Erstellen eines Prototypen umfassen. In dem Fall wird ein Versuchsaufbau mit einstellbaren Bedingungen entsprechend den ersten Referenzzustand und den zweiten Referenzzustand erstellt und vermessen.

Besonders vorteilhaft ist es das Modell mittels eines geeigneten Simulationsverfahrens zu erstellen. Dabei eignet sich besonders ein numerisches Simulationsverfahren wie die Finite-Elemente Methode.

Das Erstellen von Korrekturfunktionen oder Korrekturfaktoren mittels Simulationsverfahren im Allgemeinen ist bereits bekannt. Aus der US 1 1 ,199,436 B2 ist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät bekannt, in welchem mittels Finite-Elemente- Methode und Computational Flow Dynamics (CFD) bestimmte Korrekturfaktoren hinterlegt sind zum Korrigieren von Messfehlern, die durch einlauf- und/oder auslaufseitig angeordnete Störungen (Krümmer, Ventil etc.) verursacht sind. Durch die besagten Störungen kommt es zu einem asymmetrischen Strömungsprofil und die üblicherweise beim Konfigurieren des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes angenommene Annahme, dass ein vollständig rotationssymmetrische ausgebildetes Strömungsprofil vorliegt, ist nicht mehr gegeben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch von dem zitierten Stand der Technik zu unterscheiden, da bei der vorliegenden Lösung nicht die Einflüsse der Prozessleitung auf das Strömungsprofil im Messrohr berücksichtigt wird, sondern der Einfluss von magnetischen Festkörpern auf die magnetfelderzeugenden Vorrichtung und deren erzeugtes Magnetfeld.

Der erste Referenzzustand kann beispielsweise den Zustand des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes oder der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde bei der Justierung wiederspiegeln. In dem Fall kann das Medium aus Wasser bestehen, welches frei von magnetischen Festkörpern ist.

Im zweiten Referenzzustand kann das Medium magnetische Festkörper aufweisen. Der einfachheithalber ist dem gesamten Medium eine zweite magnetische Permeabilität zugeordnet. Es ist jedoch gerade in der Simulation auch möglich ein mehrphasiges Medium vorzusehen, bei dem die einzelnen Phasen unterschiedliche magnetische Permeabilitäten aufweisen.

Die strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße umfasst das an einer Messelekrode anliegende elektrische Potential, die Messspannung zwischen zwei Messelektroden, die ermittelte Strömungsgeschwindigkeit, der ermittelte Volumendurchfluss und/oder den ermittelten Massenstrom.

Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung ein Anpassen dieser umfasst, so dass eine, sich aus der modellierten magnetfelderzeugenden Vorrichtung ergebende magnetische Kenngröße der magnetfelderzeugenden Vorrichtung, insbesondere eine Selbstinduktivität der magnetfelderzeugenden Vorrichtung, innerhalb eines, insbesondere experimentell ermittelten, Kenngrößen-Toleranzbereiches, insbesondere Selbstinduktivitäts-Toleranzbereiches, liegt.

Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass die magnetischen Kenngrößen der magnetfelderzeugenden Vorrichtung in das Modell eingehen und somit eine genauere Korrektur möglich ist. Die magnetische Kenngröße, insbesondere die Selbstinduktivität ist mittels des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bzw. der magnetisch- induktiven Durchflussmesssonde bestimmbar. Die Bestimmung der Selbstinduktivität wird beispielsweise in der WO 2021/121960 A9 und der WO 2021/1 10442 A1 gelehrt, auf welche vollumfänglich Bezug genommen wird. So ergibt sich die im Betrieb vorliegende Selbstinduktivität beispielsweise aus dem zeitlichen Spulenstromverlauf und/oder Spannungsverlauf. In der Simulation ergibt sich z.B. die simulierte Selbstinduktivität L aus dem Volumenintegral über das Produkt der magnetischen Feldstärke H und der magnetischen Flussdichte B geteilt durch das Quadrat des Spulenstroms I ² . Die Selbstinduktivität L hängt direkt von der magnetischen Permeabilität des Mediums ab, jedoch nicht von der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Größe des Mediums.

Der Selbstinduktivitäts-Toleranzbereich kann dabei aus einem einzelnen Selbstindukttivitätswert bestehen, der für ein einzelnes Messgerät bestimmt ist oder aus einem Bereich, der aus einer Vielzahl an gemessenen Selbstinduktivitätswerten unterschiedlicher Messgeräten aufgespannt wird.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung ein Anpassen dieser umfasst, so dass ein sich aus der modellierten magnetfelderzeugenden Vorrichtung ergebender Kalibrationsfaktors C innerhalb eines, insbesondere experimentell ermittelten, Kalibrationsfaktor-Toleranzbereiches liegt.

Für eine optimale Auslegung des Modells ist es vorteilhaft, wenn überprüft wird, ob der aus dem Modell ergebende Kalibrationsfaktor C innerhalb eines experimentell ermittelten Kalibrationsfaktor-Toleranzbereiches liegt. Der experimentell ermittelte Kalibrationsfaktor- Toleranzbereich ergibt sich beispielsweise aus der Menge an Kalibrationsfaktoren für bereits hergestellte und justierte magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte bzw. magnetisch-induktive Durchflussmesssonden. Der sich aus dem Modell ergebende Kalibrationsfaktor C lässt sich beispielsweise durch das Berechnen der elektrischen Potentiale im Messquerschnitt bei eingestellter Strömungsgeschwindigkeit bestimmen.

Der Kalibrationsfaktor-Toleranzbereich kann dabei aus einem einzelnen Kalibrationswert bestehen, der für ein einzelnes Messgerät bestimmt ist oder aus einem Bereich, der aus einer Vielzahl an gemessenen Kalibrationswerten unterschiedlicher Messgeräten aufgespannt wird.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung ein Anpassen dieser umfasst, so dass eine sich aus der modellierten magnetfelderzeugenden Vorrichtung ergebende Linearität innerhalb eines, insbesondere experimentell ermittelten, Linearitäts-Toleranzbereiches liegt.

Die Linearität ist ein Maß dafür, wie Reynolds-Zahl-unabhängig die induzierte Messspannung über einen möglichst großen Reynolds-Zahlenbereich (üblicherweise 10 ⁴ bis 10 ⁶ ) ist. Ist ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät oder eine magnetisch- induktive Durchflussmesssonde über einen vorgegebenen Reynolds-Zahlenbereich linear und somit Reynolds-Zahl-unabhängig, so kann der Korrekturfaktor C konstant gewählt und die Vereinfachung U = f S u angenommen werden, wobei U die induzierte Messspannung, f ein Reynolds-abhängige Funktion ist - welche in dem Fall aber konstant ist -, S die nominelle Signalstärke und u die Durchflussgeschwindigkeit ist. Für die Anpassung kann die Linearität des Modells berechnet werden. Die berechnete Lineartität wird dann mit einem Linearitäts-Toleranzbereich abgeglichen.

Der Linearitäts-Toleranzbereich kann dabei aus einem einzelnen Linearitätswert bestehen, der für ein einzelnes Messgerät bestimmt ist oder aus einem Bereich, der aus einer Vielzahl an gemessenen Linearitätswerten unterschiedlicher Messgeräten aufgespannt wird.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass beim Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung von einem Abstand zwischen mindestens zweier Einzelkomponente der magnetfelderzeugenden Vorrichtung oder zwischen einem Messrohr des magnetischinduktiven Durchflussmessgerätes und der magnetfelderzeugenden Vorrichtung oder zwischen einer Gehäusewandung der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde und der magnetfelderzeugenden Vorrichtung ausgegangen wird, wobei das Modellieren das Anpassen des Abstandes bis zur Übereinstimmung der jeweils anzupassenden Größen mit dem entsprechenden Toleranzbereich umfasst.

Vorteilhaft an der Ausgestaltung ist, dass somit eine genauere Übereinstimmung zwischen dem simulierten magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät bzw. der simulierten magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde, insbesondere der sich aus den Simulationen ergebenden magnetischen Kenngrößen und der magnetischen Kenngröße eines realen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bzw. einer magnetischinduktiven Durchflussmesssonde erreichbar ist. Durch die Annahme eines Abstandes zwischen zwei Einzelkomponenten der magnetfelderzeugenden Vorrichtung - bspw. in Form eines Luftspaltes - lassen sich Einflüsse durch Grenzbereiche zwischen den in der Regel ferromagnetischen Einzelkomponenten in die Modellierung berücksichtigen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die magnetfelderzeugende Vorrichtung eine Spule und einen Spulenkern umfasst, wobei die magnetische Permeabilität des Spulenkerns in das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung eingeht.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die magnetfelderzeugende Vorrichtung einen Polschuh umfasst, wobei die magnetische Permeabilität des Polschuhs in das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung eingeht.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die magnetfelderzeugende Vorrichtung zwei, insbesondere diametral angeordnete, Spulen mit jeweils einen Spulenkern und einen die beiden Spulenkerne verbindenden Feldführungskörper umfasst, wobei die magnetische Permeabilität der zwei Spulenkerne und des Feldführungskörpers in das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung eingeht.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die magnetfelderzeugende Vorrichtung eine, insbesondere spulenkernfreie, Spule und einen Feldführungskörper umfasst, wobei die magnetische Permeabilität des Feldführungskörpers in das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung eingeht.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass im ersten Referenzzustand eine erste magnetische Kenngröße, insbesondere eine erste Selbstinduktivität oder eine davon abhängige Größe, bestimmt wird, wobei im zweiten Referenzzustand eine von der ersten magnetischen Kenngröße abweichende zweite magnetische Kenngröße, insbesondere eine von der ersten Selbstinduktivität abweichende zweite Selbstinduktivität oder eine davon abweichende Größe bestimmt wird.

Die im Betrieb ermittelte Selbstinduktivität der magnetfelderzeugenden Vorrichtung umfasst nicht nur die sich aus der Spulenanordnung ergebende Induktivität, sondern auch deren temperaturabhängigkeit und deren Abhängigkeit von externen Magnetfeldern. Weist das zu führende Medium ferromagnetische Festkörper auf, so beeinflussen diese das erzeugte Magnetfeld, insbesondere den magnetischen Fluss im Medium. In erster Näherung kann das Medium und der ferromagnetische Festkörper als Teil des Spulenkerns der Spule interpretiert werden. Eine Näherungsformel für die Selbstinduktivität einer langen Spule lautet L = n ₀ /i _r N ² A ■ l~ ^r , wobei A die Querschnittsfläche der Spule, N die Anzahl der Windungen und l die Länge der Spule ist. In erster Näherung beeinflussen ferromagnetische Festkörper somit das n _r , welches nicht mehr als konstant angenommen werden kann. Somit handelt es sich bei der Selbstinduktivität nicht nur um eine veränderliche Größe, sondern auch um eine gegenüber externe Magnetfelder - bspw. erzeugt durch magnetische Fremdkörper - äußerst empfindliche Größe.

Die Bestimmung der Selbstinduktivität für den ersten Referenzzustand und den zweiten

Referenzzustand ist deshalb vorteilhaft, weil somit ein Abgleich mit der realen Selbstinduktiviät des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bzw. der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde im Betrieb möglich ist.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Ermitteln einer Abweichung zwischen dem ersten Referenzzustand und dem zweiten Referenzzustand das Bestimmen einer ersten Abweichung zwischen der ersten magnetischen Kenngröße und der zweiten magnetischen Kenngröße, insbesondere der ersten Selbstinduktivität und der zweiten Selbstinduktivität, umfasst.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Ermitteln einer Abweichung zwischen dem ersten Referenzzustand und dem zweiten Referenzzustand das Bestimmen einer zweiten Abweichung zwischen einer sich aus dem ersten Referenzzustand ergebenen ersten strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße und einer sich aus dem zweiten Referenzzustand ergebenden zweiten strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße umfasst.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sich die Korrekturfunktion aus einem funktionalen Zusammenhang zwischen der ersten Abweichung bzw. einer aus der ersten Abweichung ableitbaren Größe und der zweiten Abweichung bzw. einer aus der zweiten Abweichung ableitbaren Größe ergibt.

Die Korrekturfunktion kann im magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät bzw. in der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde hinterlegt sein und in Betrieb durch eine Messschaltung verwendet werden für die Ermittlung einer genaueren strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Korrekturfunktion mittels einer Polynomfunktion mit zumindest einem linearen Anteil beschreibbar ist, wobei der lineare Anteil einen Faktor A umfasst.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Faktor A eine Magnetsystemgeometriespezifische Größe ist.

Der Faktor A kann bei unterschiedlichen Magnetsystemgeometrien variieren. Das heißt, dass der Faktor A bei einer magnetfelderzeugenden Vorrichtung bestehend aus zwei diametral angeordneten Sattelspulen abweicht von einem Faktor A, der bei einer magnetfelderzeugenden Vorrichtung bestehend aus zwei diametral angeordneten Zylinderspulen vorliegt. Aber nicht nur die magnetfelderzeugenden Einzelkomponenten, sondern auch die magnetfeldführenden Einzelkomponenten nehmen Einfluss auf den Faktor A. Weiterhin sind magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit mehr als zwei Spulen bekannt. Diese sind meistens im Messquerschnitt verteilt angeordnet. Dies nimmt ebenfalls Einfluss auf den Faktor A. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Faktor A ausgewählt ist aus einem ersten Faktorbereich mit den Grenzen 1 und 4, insbesondere 1,5 und 2,5, bzw. deren entsprechenden Kehrwerten im Falle, dass die magnetfelderzeugende Vorrichtung eine Sattelspule umfasst, wobei der Faktor A ausgewählt ist aus einem ersten Faktorbereich mit den Grenzen 4 und 8, insbesondere 5 und 7, bzw. deren entsprechenden Kehrwerten im Falle, dass die magnetfelderzeugende Vorrichtung eine Zylinderspule umfasst.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Faktor A mit einer Messrohr-spezifische Größe bzw. einer Rohrleitungsspezifischen Größe, insbesondere mit einem Messrohrinnendurchmesser bzw. Rohrleitungsinnendurchmesser, über eine Polynomfunktion zweiter Ordnung korreliert.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass der Faktor A bei gleichbleibender Magnetsystemgeometrie mit dem Messrohrinnendurchmesser bzw.

Rohrleitungsinnendurchmesser korrelliert. Somit weisen magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit unterschiedlichen Nennweiten zwar unterschiedliche Faktoren A auf, jedoch korrelieren diese über einen funktionalen Zusammenhang miteinander. Mit zunehmenden Durchmesser nimmt der Faktor A ab. Die Korrelation lässt sich mittels einer Polynomfunktion zweiter Ordnung beschreiben.

Bei magnetisch-induktiven Durchflussmesssonden korreliert der Faktors mit dem Rohrleitungsdurchmesser der Prozessleitung in welche die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde angeordnet ist. Dafür kann es vorteilhaft sein, wenn die Polynomfunktion zum Beschreiben der Korrelation in der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde hinterlegt ist und anwenderseitig der Rohrleitungsdurchmesser der Prozessleitung angebbar ist. Die Messschaltung ist dazu eingerichtet, unter Berücksichtigung des angegebenen Rohrleitungsdurchmessers den anzuwendenen Faktor A zu ermitteln und in Abhängigkeit vom Faktor A die strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße zu berechnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Korrigieren einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes oder einer magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde, umfasst die Verfahrensschritte:

- Bestimmen einer aktuellen magnetischen Kenngröße, insbesondere einer aktuellen Selbstinduktivität bzw. einer aktuellen von der Selbstinduktivität abhängigen Größe, des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes oder der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde; - Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße;

- Anwenden einer Korrekturfunktion, insbesondere einer mittels eines Verfahrens mindestens einem der vorherigen Ansprüche ermittelte Korrekturfunktion, für die ermittelte aktuelle magnetischen Kenngröße, insbesondere aktuelle Selbstinduktivität bzw. die von der aktuellen Selbstinduktivität abhängige Größe für die Korrektur der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße, wobei die Korrekturfunktion die aktuelle magnetische Kenngröße, insbesondere die aktuelle Selbstinduktivität bzw. die von der aktuellen Selbstinduktivität abhängige Größe einem Korrekturfaktor für die strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße zuordnet.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Korrekturfunktion strömungsgeschwindigkeitsunabhängig ist.

Eine Ausgestaltung umfasst den Verfahrensschritt:

- Ermitteln einer effektiven magnetischen Permeabilität des Mediums in Abhängigkeit der aktuellen magnetischen Kenngröße, insbesondere der aktuellen Selbstinduktivität bzw. einer von der aktuellen Selbstinduktivität abhängigen Größe und/oder des Korrekturfaktors.

Das erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgerät zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums, umfasst:

- ein Messrohr zum Führen des Mediums;

- eine magnetfelderzeugende Vorrichtung zum Erzeugen eines das Messrohr durchdringenden Magnetfeldes;

- mindestens eine Messelektrode zum Ermitteln einer im fließfähigen Medium induzierten Messspannung; und

- eine Messschaltung zum Bestimmen der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße; uns ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren zum Korrigieren auszuführen.

Die erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmesssonde zum Ermitteln einer strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums, wobei die magnetisch-induktive Durchflussmesssonde in eine Öffnung einer Rohrleitung anordenbar ist, umfasst:

- ein mediumsberührendes Gehäuse,

- eine magnetfelderzeugende Vorrichtung zum Erzeugen eines das Gehäuse durchdringenden Magnetfeldes, wobei die magnetfelderzeugende Vorrichtung im Gehäuse angeordnet ist;

- mindestens eine Messelektrode zum Ermitteln einer im Medium induzierten Messspannung; und

- eine Messschaltung zum Bestimmen der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße; uns ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren zum Korrigieren auszuführen.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes;

Fig. 2: eine perspektivische Ansicht auf eine teilweise geschnittene Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchfluss-messsonde;

Fig. 3: eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes;

Fig. 4: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Korrigieren der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße;

Fig. 5: eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der Korrekturfunktion;

Fig. 6: den funktionalen Zusammenhang zwischen den durch magnetische Festkörper im Medium hervorgerufenen Messfehler und derÄnderung der ermittelten magnetischen Kenngröße der magnetfelderzeugenden Vorrichtung; und

Fig. 7: den funktionalen Zusammenhang zwischen Faktor ,4 und Messrohrinnendurchmesser bzw. Rohrleitungsinnendurchmesser.

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 , insbesondere des Messaufnehmers. Der Aufbau und das Messprinzip eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes 1 sind grundsätzlich bekannt. Durch ein Messrohr 2 wird ein fließfähiges Medium geleitet, welches eine minimale elektrische Leitfähigkeit aufweisen muss, damit die strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße bestimmt werden kann. Das Messrohr 2 umfasst ein Trägerrohr 3, welches üblicherweise aus Stahl, Keramik, Kunststoff oder Glas gebildet ist oder diese zumindest umfassen. Eine magnetfelderzeugende Vorrichtung 5 zum Erzeugen eines Magnetfeldes ist so am Trägerrohr 3 angeordnet, dass sich die Magnetfeldlinien im Wesentlichen senkrecht zu einer durch eine Messrohrachse definierten Längsrichtung orientieren. Die magnetfelderzeugende Vorrichtung 5 umfasst üblicherweise mindestens eine Sattelspule oder mindestens eine (Zylinder-)Spule 6i. Durch eine Aufnahme 15 der Spule 6i erstreckt sich üblicherweise ein Spulenkern 14i. Als Aufnahme 15 ist das Volumen zu verstehen, welches durch den die Spule 6i bildenden Spulendraht begrenzt wird. Die Aufnahme 15 der Spule 6i kann somit durch eine Spulenhalterung oder durch das gedachte eingeschlossene Volumen gebildet sein. Letzteres tritt ein, wenn der Spulendraht der Spule 6i direkt um den Spulenkern 14i gewickelt ist. Der Spulenkern 14i ist aus einem magnetisch leitenden, insbesondere weichmagnetischen Werkstoff gebildet. Die magnetfelderzeugenden Vorrichtung 5 umfasst weiterhin einen Polschuh 21 i, der an einem Ende des Spulenkerns 14i angeordnet ist. Der Polschuh 21 i kann ein separates Bauteil oder monolithisch mit dem Spulenkern 14i verbunden sein. In der abgebildeten Ausgestaltung der Fig. 1 weisen zwei diametral angeordnete Spulen 6a, 6b jeweils einen Spulenkern 14a, 14b und einen Polschuh 21a, 21 b auf. Die Spulen 6a, 6b können elektrisch in Reihe geschaltet sein. Die zwei Spulenkerne 14a, 14b sind über eine Feldführungskörper 22 miteinander verbunden. Die Feldführungskörper 22 verbindet die jeweils voneinander abgewandten Seiten der Spulenkerne 14a, 14b miteinander und ist dazu eingerichtet das erzeugte Magnetfeld zu führen. Es sind jedoch auch magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit genau einer Spule 6 mit genau einem Spulenkern 14 und ohne Feldführungskörper 22 bekannt. Die Spulen 6a, 6b sind mit einer Betriebsschaltung 7 verbunden, welche die Spulen 6a, 6b mit einem Betriebssignal betreibt. Das Betriebssignal kann eine Spannung mit einem zeitlich veränderlichen Verlauf sein und ist durch Betriebssignalparameter charakterisiert, wobei mindestens einer der Betriebssignalparameter regelbar ist. Das durch die magnetfelderzeugende Vorrichtung 5 aufgebaute Magnetfeld wird durch einen mittels einer Betriebsschaltung 7 getakteten Gleichstrom wechselnder Polarität erzeugt. Dies gewährleistet einen stabilen Nullpunkt und macht die Messung unempfindlich gegenüber Einflüssen durch elektrochemische Störungen. Die zwei Spulen 6a, 6b können separat mit der Betriebsschaltung 7 verbunden oder in Reihe bzw. parallel zueinander geschaltet sein.

Bei angelegtem Magnetfeld entsteht im Messrohr 2 bzw. im fließenden Medium eine durchflussabhängige Potenzialverteilung, welche sich beispielsweise in Form einer induzierten Messspannung erfassen lässt. Eine Vorrichtung 8 zum Abgreifen der induzierten Messspannung ist am Messrohr 2 angeordnet. In der abgebildeten Ausgestaltung ist die Vorrichtung 8 zum Abgreifen der induzierten Messspannung durch zwei gegenüberliegend angeordnete Messelektroden 17, 18 zum Bilden eines galvanischen Kontaktes mit dem Medium gebildet. Es sind jedoch aus magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte bekannt, die an der Außenwandung des Trägerrohres 3 angeordnete Messelektroden aufweisen, die nicht mediumsberührend sind. In der Regel sind die Messelektroden 17, 18 diametral angeordnet und bilden eine Elektrodenachse bzw. werden durch eine Querachse geschnitten, die senkrecht zu den Magnetfeldlinien und der Längsachse des Messrohres 2 verläuft. Es sind aber auch Vorrichtungen 8 zum Abgreifen der induzierten Messspannung bekannt, welche mehr als zwei Messelektroden aufweisen. Anhand der gemessenen Messspannung kann die strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße bestimmt werden. Die strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße umfasst die Durchflussgeschwindigkeit, den Volumendurchfluss und/oder den Massenstrom des Mediums. Eine Messschaltung 23 ist dazu eingerichtet, die an den Messelektroden 17, 18 anliegende, induzierte Messspannung zu erfassen und eine Auswerteschaltung 24 ist dazu ausgebildet, die strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße zu ermitteln und weiterhin dazu eingerichtet das erfindungsgemäße Verfahren zum Korrigieren der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße auszuführen.

Dafür ist die Auswerteschaltung 24 dazu eingerichtet, eine aktuelle magnetische Kenngröße, insbesondere eine Selbstinduktivität bzw. eine aktuellen von der Selbstinduktivität abhängige Größe zu ermitteln. Weiterhin ist die Auswerteschaltung 24 dazu eingerichtet, eine hinterlegte oder in Abhängigkeit der magnetischen Kenngröße, insbesondere der Selbstinduktivität bzw. der von der Selbstinduktivität abhängigen Größe, ermittelte Korrekturfaktors einer Korrekturfunktion, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen einer Korrekturfunktion bestimmt ist, auf die ermittelte strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße anzuwenden um diese zu korrigieren.

Die Auswerteschaltung 24 kann im Messaufnehmer oder im Messumformer angeordnet sein.

Das Trägerrohr 3 ist häufig aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, wie z.B. Stahl. Um das Ableiten der an der ersten und zweiten Messelektrode 2, 3 anliegenden Messspannung über das Trägerrohr 3 zu verhindern, wird die Innenwand mit einem isolierenden Material, beispielsweise einem (Kunststoff-) Liner 4 ausgekleidet.

Handelsübliche magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte weisen zusätzlich zu den

Messelektroden 17, 18 zwei weitere Elektroden 19, 20 auf. Zum einen dient eine optimalerweise am höchsten Punkt im Messrohr 2 angebrachte Füllstandsüberwachungselektrode 19 dazu, eine Teilbefüllung des Messrohres 1 zu detektieren, und ist dazu eingerichtet diese Information an den Nutzer weiterzuleiten und/oder den Füllstand bei der Ermittlung des Volumendurchflusses zu berücksichtigen. Des Weiteren dient eine Bezugselektrode 20, die üblicherweise diametral zur Füllstandsüberwachungselektrode 19 bzw. am untersten Punkt des Messrohrquerschnittes angebracht ist, dazu, ein kontrolliertes, elektrisches Potenzial im Medium einzustellen. In der Regel wird die Referenzelektrode 20 zum Verbinden des fließenden Mediums mit einem Erdpotenzial eingesetzt.

Die Betriebsschaltung 7, Reglerschaltung 10, Messschaltung 23 und Auswerteschaltung 24 können Teil einer einzelnen Elektronikschaltung sein, oder einzelne Schaltungen bilden. Die Auswerteschaltung 24 umfasst elektronische Komponenten zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dafür kann sie einen Mikrocontroller, logische Elektronikkomponenten und/oder elektrische Bauelemente aufweisen.

Es sind jedoch auch magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bekannt mit von der Abbildung abweichender magnetfelderzeugenden Vorrichtung 5. So kann die magnetfelderzeugenden Vorrichtung 5 beispielsweise nur genau eine Spule - in Form einer Zylinderspule oder einer Sattelspule - umfassen oder auch mehr als zwei Spulen aufweisen, die über die Mantelfläche in Umfangsrichtung oder auch in Längsrichtung verteilt angeordnet sind. Für eine optimale Auslegung der Spule sind in der Regel Spulenkerne vorgesehen, welche sich durch eine Spulenaufnahme erstrecken. Für eine homogenere Magnetfeldverteilung im Messrohr sind gerade bei Einsatz von Zylinderspulen Polschuhe vorgesehen, die in der Regel zwischen Spule und Mantelfläche des Messrohres angeordnet sind und eine größeren Flächenanteil der Mantelfläche bedecken als die Spule. Dabei muss der Polschuh 21 nicht notwendigerweise wie in der Fig. 1 abgebildet abgekantete Bereiche aufweisen, sondern kann auch - wie z.B. in der WO 2021/043586 A1 offenbart - abgerundet sein und die Form eines Kreisbogens annehmen. Die Feldrückführung 22 muss ebenfalls nicht wie abgebildet kantig ausgebildet sein, sondern kann ebenfalls die Form eines Kreisbogens annehmen. Die Feldführungskörper 22 verbindet die zwei Spulenkerne 6a, 6b magnetisch miteinander um ein effektiveres und schnelleres Umpolen der Magnetfelder zu erreichen.

Anhand der perspektivischen und teilweise geschnittenen Darstellung der Fig. 2 wird zunächst das der Erfindung zugrunde liegende Messprinzip erläutert. Eine Durchflussmesssonde 101 umfasst ein im allgemeinen kreiszylindrisches, einen vorgegebenen Außendurchmesser aufweisendes Gehäuse 102. Dieses ist an den Durchmesser einer Bohrung angepasst, die sich in einer Wand einer in Fig. 1 nicht dargestellten Rohrleitung befindet und in die die Durchflussmesssonde 101 fluiddicht eingesteckt ist. In der Rohrleitung strömt ein zu messendes Medium, in das die Durchflussmesssonde 101 praktisch senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums eintaucht, die durch die gewellten Pfeile 118 angedeutet ist. Ein in das Medium ragendes Frontende 116 des Gehäuses 102 ist mit einem Frontkörper 115 aus Isoliermaterial fluiddicht verschlossen. Mittels einer im Gehäuse 102 angeordneten magnetfelderzeugenden Vorrichtung 105, umfassend eine Spulenanordnung 106 lässt sich ein durch den Endabschnitt hindurch, in das Medium hineinreichendes Magnetfeld 109 erzeugen. Ein mindestens teilweise aus einem weichmagnetischen Material bestehender, im Gehäuse 102 angeordneter Spulenkern 111 endet an oder in der Nähe des Endabschnittes 116. Ein Feldrückführungskörper 114, der die Spulenanordnung 106 und den Spulenkern 111 umschließt, ist dazu eingerichtet das aus dem Endabschnitt hindurchreichende Magnetfeld 109 in das Gehäuse 102 zurückzuführen. Der Spulenkern 111 , der Polschuh 112 und der Feldrückführungskörper 114 sind jeweils Feldführungskörper 110, welche zusammen eine Feldführungsanordnung 105 bilden. Eine erste und eine zweite einen galvanischen Kontakt mit dem zu führenden Medium bildende Messelektrode 103, 104 bilden die Vorrichtung zum Erfassen einer im Medium induzierten Messspannung und sind in dem Frontkörper 115 angeordnet und berühren ebenso wie die Außenwände des Gehäuses das Medium. An den Messelektroden 103, 104 lässt sich eine aufgrund des Faraday'schen Induktionsgesetzes induzierte elektrische Spannung mittels einer Messschaltung abgreifen. Diese ist maximal, wenn die Durchflussmesssonde 101 so in die Rohrleitung eingebaut ist, dass eine durch eine die beiden Messelektroden 103, 104 schneidende Gerade und eine Längsachse der Durchflussmesssonde aufgespannte Ebene senkrecht zu der Strömungsrichtung 118 bzw. Längsachse der Rohrleitung verläuft. Eine Betriebsschaltung 107 ist mit der Spulenanordnung 106, insbesondere mit der Spule 113 elektrisch verbunden und dazu eingerichtet ein getaktetes Betriebssignal auf die Spule 113 aufzuprägen, um somit ein getaktetes Magnetfeld 109 zu erzeugen.

Die Auswerteschaltung 119 der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde 101 ist dazu eingerichtet das erfindungsgemäße Verfahren zum Korrigieren auszuführen. Dafür ist die Auswerteschaltung 119 dazu eingerichtet dazu eingerichtet, eine aktuelle magnetische Kenngröße, insbesondere eine Selbstinduktivität bzw. eine aktuellen von der Selbstinduktivität abhängige Größe zu ermitteln. Weiterhin ist die Auswerteschaltung 119 dazu eingerichtet, eine hinterlegte oder in Abhängigkeit der magnetischen Kenngröße, insbesondere der Selbstinduktivität bzw. der von der Selbstinduktivität abhängigen Größe, ermittelte Korrekturfaktors einer Korrekturfunktion, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen einer Korrekturfunktion bestimmt ist, auf die ermittelte strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße anzuwenden um diese zu korrigieren.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven

Durchflussmessgerätes 301 . Die magnetfelderzeugende Vorrichtung 305 der abgebildeten Ausgestaltung umfasst zwei diametral angeordenete Sattelspulen 306, deren Form sich jeweils an die Außenkontur der Mantelfläche des Messrohres 302 anpasst. Zusätzlich kann das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 301 auch Feldführungskörper (nicht abgebildet) umfassen, welche dazu eingerichtet sind, das Magnetfeld von einer Sattspule 306 zur gegenüberliegenden Sattelspule 306 zu führen. Alternativ kann das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät 301 nur genau eine Sattelspule 306 umfassen.

Fig. 4 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Korrigieren der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Größe mit den Verfahrensschritten 401 bis 404.

In einem ersten Verfahrensschritt 401 wird die aktuelle magnetische Kenngröße, insbesondere eine Selbstinduktivität bzw. eine aktuelle von der Selbstinduktivität abhängige Größe, des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes oder der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde bestimmt. Es sind bereits magnetischinduktive Durchflussmessgeräte bekannt, die dazu eingerichtet sind neben der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße ebenfalls die sich aus dem zeitlichen Spulenstrom- und/oder Spannungsverlauf ergebende Selbstinduktivität zu ermitteln. Die Selbstinduktivität ergibt sich beispielsweise aus dem Anstiegsverhalten des Spulenstroms beim Anlegen von rechteckigen Spannungsverläufen. Die so ermittelte Selbstinduktvität ist ein Maß für das Vorliegen von magnetischen Festkörpern im Medium. Die Selbstinduktivität ist eine veränderliche Größe und kann von der Temperatur und dem Alterungszustand der magnetfelderzeugenden Vorrichtung abhängen.

Daraufhin wird in einem zweiten Verfahrensschritt 402 eine strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße ermittelt. Die strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße kann ein an einer Messelektrode gemessenes elektrische Potential, eine zwischen zwei Messelektroden vorliegende Potentialdifferenz bzw. Messspannung, eine ermittelte Strömungsgeschwindigkeit, ein ermittelter Volumenfluss oder ein ermittelter Massenstrom sein.

Der dritte Verfahrensschritt 403 umfasst das Anwenden einer im magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät oder in der magnetisch-induktive Durchflussmesssonde hinterlegten Korrekturfunktion bzw. einen Korrekturfaktor der Korrekturfunktion zum Korrigieren der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße. Diese ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens werkseitig ermittelt und im magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät bzw. der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde hinterlegt. Die Korrekturfunktion entspricht der der ermittelten aktuellen magnetischen Kenngröße, insbesondere der aktuellen Selbstinduktivität bzw. die von der aktuellen Selbstinduktivität abhängige Größe zugeordneten Korrekturfunktion, welche die aktuelle magnetische Kenngröße, insbesondere die aktuelle Selbstinduktivität bzw. die von der aktuellen Selbstinduktivität abhängige Größe einem Korrekturfaktor für die strömungsgeschwindigkeitsabhängige Messgröße zuordnet.

Dabei ist die Korrekturfunktion so bestimmt, dass sie strömungsgeschwindigkeitsunabhängig ist.

Die Korrekturfunktion kann eine Polynomfunktion sein mit einem linearen Anteil, wobei im linearen Anteil die Polynomfunktion eine Steigung aufweist, welche dem Faktor A entspricht.

Ein optionaler vierter Verfahrensschritt 404 umfasst das Ermitteln einer effektiven magnetischen Permeabilität des Mediums in Abhängigkeit der aktuellen magnetischen Kenngröße, insbesondere der aktuellen Selbstinduktivität bzw. einer von der aktuellen Selbstinduktivität abhängigen Größe und/oder des Korrekturfaktors.

Fig. 5 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen der Korrekturfunktion für die strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße eines fließfähigen Mediums für ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerätes oder für eine magnetisch-induktive Durchflussmesssonde, umfassend die Verfahrensschritte 501 bis 505:

Der erste Verfahrensschritt 501 umfasst das Modellieren einer magnetfelderzeugenden Vorrichtung, insbesondere mittels eines, bevorzugt numerischen, Simulationsverfahrens. In das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung geht eine magnetische Permeabilität der magnetfelderzeugenden Vorrichtung oder zumindest einer Einzelkomponente der magnetfelderzeugenden Vorrichtung ein. Die magnetfelderzeugenden Vorrichtung besteht in der Regel aus mehreren Einzelkomponenten, wie eine oder mehrerer Zylinder- oder Sattelspulen, einem oder mehrerer Spulenkerne, einem oder mehrerer Polschuhe und/oder einem oder mehrerer Feldführungskörper. Als Simulationsverfahren eignet sich z.B. die Finite-Elemente- Methode.

Abhängig von der Ausgestaltung der magnetfelderzeugenden Vorrichtung und dem Vorliegen der Einzelkomponenten, wird die magnetische Permeabilität der Einzelkomponente bzw. werden die magnetische Permeabilitäten aller Einzelkomponenten für die Modellierung berücksichtigt, d.h. im Modell wird der Einzelkomponente oder allen Einzelkomponenten jeweils eine magnetische Permeabilität zugewiesen, welche einer tatsächlichen magnetischen Permeabilität der im Messgerät verbauten Einzelkomponente im Wesentlichen entspricht. So geht bei Vorliegen mindestens eines Spulenkerns die magnetische Permeabilität des mindestens einen Spulenkerns in das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung ein, d.h. im Modell wird dem Spulenkern die magnetische Permeabilität des tatsächlich im Messgerät eingesetzten Spulenkerns zugeordnet. Liegt mindestens ein Polschuh vor, so geht die magnetische Permeabilität des Polschuhs in das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung ein. Weist die magnetfelderzeugende Vorrichtung zwei Spulen mit jeweils einen Spulenkern auf, welche über einen Feldführungskörper miteinander verbunden sind, so geht neben der magnetischen Permeabilität der zwei Spulenkerne das die magnetische Permeabilität des Feldführungskörpers in das Modellieren der magnetfelderzeugenden Vorrichtung mit ein.

Sind erst alle magnetischen Permeabilitäten entsprechend den Einzelkomponenten der magnetfelderzeugenden Vorrichtung zugeordnet, so wird die sich aus dem Modell ergebende magnetische Kenngröße der magnetfelderzeugenden Vorrichtung, insbesondere eine Selbstinduktivität der magnetfelderzeugenden Vorrichtung bestimmt. Das Modell ist ausreichend geeignet, wenn die ermittelte magnetische Kenngröße, insbesondere die Selbstinduktivität innerhalb eines, insbesondere experimentell ermittelten, Kenngrößen-Toleranzbereiches, insbesondere Selbstinduktivitäts-Toleranzbereiches, liegt. Außerdem muss ein sich aus der modellierten magnetfelderzeugenden Vorrichtung ergebender Kalibrationsfaktors C innerhalb eines, insbesondere experimentell ermittelten, Kalibrationsfaktor-Toleranzbereiches liegen. Der Kalibrationsfaktor C wird auf das gemessene elektrische Potenzial, die gemessene und/oder ermittelte Potenzial- differenz oder Messspannung angewandt zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit oder davon abgeleitete Prozessgrößen. Weiterhin muss für ein geeignetes Modell die sich aus der modellierten magnetfelderzeugenden Vorrichtung ergebende Linearität innerhalb eines, insbesondere experimentell ermittelten, Linearitäts-Toleranzbereiches liegen.

Liegt die magnetische Kenngröße, insbesondere die Selbstinduktivität nicht innerhalb des Kenngrößen-Toleranzbereiches, insbesondere Selbstinduktivitäts-Toleranzbereiches, so ist eine Anpassung der modellierten magnetfelderzeugenden Vorrichtung notwendig. Diese Anpassung erfolgt vorzugsweise durch das Vorsehen eines Abstandes zwischen mindestens zweier Einzelkomponente der magnetfelderzeugenden Vorrichtung oder zwischen einem Messrohr des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes und der magnetfelderzeugenden Vorrichtung oder zwischen einer Gehäusewandung der magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde und der magnetfelderzeugenden Vorrichtung im Modell. Dabei weist das durch die Einzelkomponenten begrenzte Volumen die magnetischen Eigenschaften von Luft oder Vakuum auf. Der Abstand ist im Modell eine veränderliche Größe und wird so lange variiert bis eine Übereinstimmung der jeweils anzupassenden Größen (CALF, Selbstinduktivität und/oder Linearität) mit dem entsprechenden Toleranzbereich vorliegt.

Der Verfahrensschritt 502 umfasst das Ermitteln eines ersten Referenzzustandes bei dem das zu führende Medium eine erste magnetische Permeabilität aufweist. Dafür eignet sich Wasser als Medium, das frei von magnetischen Fremdkörpern ist. Für den ersten Referenzzustand wird eine erste magnetische Kenngröße, insbesondere eine erste Selbstinduktivität oder eine davon abhängige Größe, bestimmt.

Der Verfahrensschritt 503 umfasst das Ermitteln eines zweiten Referenzzustandes bei dem das zu führende Medium eine von der ersten Permeabilität abweichende zweite magnetische Permeabilität aufweist. Die zweite magnetische Permeabilität ergibt sich durch die Anwesenheit von magnetischen Festkörpern im Medium (z.B. Wasser). Bei der Modellierung wird dem gesamten Volumen des Wassers die zweite magnetische Permeabilität zugeordnet. Für den zweiten Referenzzustand wird eine von der ersten magnetischen Kenngröße abweichende zweite magnetische Kenngröße, insbesondere eine von der ersten Selbstinduktivität abweichende zweite Selbstinduktivität oder eine davon abweichende Größe bestimmt.

Der Verfahrensschritt 504 umfasst das Ermitteln einer Abweichung zwischen dem ersten Referenzzustand und dem zweiten Referenzzustand. Dabei wird eine erste Abweichung zwischen der ersten magnetischen Kenngröße und der zweiten magnetischen Kenngröße, insbesondere der ersten Selbstinduktivität und der zweiten Selbstinduktivität ermittelt. Zusätzlich wird eine zweite Abweichung zwischen einer sich aus dem ersten Referenzzustand ergebenen ersten strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße und einer sich aus dem zweiten Referenzzustand ergebenden zweiten strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße ermittelt.

Der Verfahrensschritt 505 umfasst das Ableiten einer Korrekturfunktion aus der Abweichung. Dabei ergibt sich die Korrekturfunktion aus einem funktionalen Zusammenhang zwischen der ersten Abweichung bzw. einer aus der ersten Abweichung ableitbaren Größe und der zweiten Abweichung bzw. einer aus der zweiten Abweichung ableitbaren Größe. Die Korrekturfunktion ist mittels einer Polynomfunktion mit zumindest einem linearen Anteil beschreibbar und weist einen linearen Anteil mit einem Faktor A auf. Dabei ist der Faktor A eine Magnetsystemgeometrie-spezifische Größe und ausgewählt aus einem ersten Faktorbereich mit den Grenzen 1 und 4, insbesondere 1,5 und 2,5, bzw. deren entsprechenden Kehrwerten im Falle, dass die magnetfelderzeugende Vorrichtung eine Sattelspule umfasst und ausgewählt aus einem ersten Faktorbereich mit den Grenzen 4 und 8, insbesondere 5 und 7, bzw. deren entsprechenden Kehrwerten im Falle, dass die magnetfelderzeugende Vorrichtung eine Zylinderspule umfasst.

Weiterhin korreliert der Faktor A mit einer Messrohr-spezifische Größe bzw. einer Rohrleitungsspezifischen Größe, insbesondere mit einem Messrohrinnendurchmesser im Falle eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes bzw. Rohrleitungsinnendurchmesser im Falle einer magnetisch-induktiven Durchflussmesssonde, über eine Polynomfunktion zweiter Ordnung. Fig. 6 zeigt den funktionalen Zusammenhang zwischen den durch magnetische Festkörper im Medium hervorgerufenen Messfehler und der Änderung der ermittelten magnetischen Kenngröße der magnetfelderzeugenden Vorrichtung. Die aufgetragenen Messpunkte wurden messtechnisch in einer Versuchsleitung mit einem magnetischinduktiven Durchflussmessgerät aufgenommen. Dabei wurden magnetische Fremdkörper mit bekannten magnetischen Eigenschaften in Wasser gemischt und durch die Versuchsleitung gepumpt. Der Fehler der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße (Y- Achse) wurde mit einem Referenz-Durchflussmessgerät ermittelt, welches unempfindlich gegen magnetische Fremdkörper ist. Dafür wurde ein Coriolis-Durchflussmessgerät eingesetzt. Gleichzeitig wurde mit dem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät kontinuierlich die eigene Selbstinduktivität ermittelt. Bei der ermittelten Selbstinduktivität handelt es sich um die sich aus dem zeitlichen Spulenstrom und/oder Spulenspannung ableitende Selbstinduktivität der magnetfelderzeugenden Vorrichtung. T rägt man den Messfehler der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße in Abhängigkeit zur Änderung der ermittelten Selbstinduktivität (X-Achse) auf, so erhält man einen linearen Zusammenhang. Dieser Zusammenhang lässt sich gut durch die simulierte Funktion beschreiben, die man aus dem erfindungsgemäßen Modell erhält. Die ermittelte Gerade weist eine Steigung auf, die dem erfindungsgemäßen Faktor ^ entspricht. Ist die Korrekturfunktion bzw. der Faktor ^4 im Messgerät hinterlegt und die Abweichung der Selbstinduktivität vom Referenzwert ermittelbar, so lässt sich der durch magnetische Fremdkörper hervorgerufene Fehler der strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Messgröße bestimmen bzw. korrigieren.

Fig. 7 zeigt den funktionalen Zusammenhang zwischen Faktor^ und Messrohrinnendurchmesser bzw. Rohrleitungsinnendurchmesser. Der Faktor I (Y-Achse), der sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung einer Korrekturfunktion ergibt ist für magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte gleichen magnetfelderzeugenden Vorrichtungen aber unterschiedlichen Innendurchmessern bestimmt und in Abhängigkeit dazu aufgetragen (X-Achse).

B E Z U G S Z E I C H E N L I S T E magnetisch-induktives Durchflussmessgerät 1

Messrohr 2

Trägerrohr 3

Liner 4 magnetfelderzeugende Vorrichtung 5

Spule 6

Betriebsschaltung 7

Vorrichtung zum Abgreifen einer induzierten Messspannung 8

Reglerschaltung 10

Spulenkern 14i

Aufnahme der Spule 15

Messelektrode 17

Messelektrode 18

Füllstandsüberwachungselektrode 19

Referenzelektrode 20

Polschuh 21

Feldführungskörper 22

Messschaltung 23

Auswerteschaltung 24

Spulenanordnung 25 magnetisch-induktive Durchflussmesssonde 101

Gehäuse 102

Messelektrode 103

Messelektrode 104 magnetfelderzeugende Vorrichtung 105

Spulenanordnung 106

Betriebsschaltung 107

Feldführungsanordnung 108

Magnetfeld 109

Feldführungskörper 110

Spulenkern 1 11

Polschuh 1 12

Spule 113

Feldrückführungskörper 1 14

Frontkörper 115

Endabschnitt 116

Gehäusewandung 117 Strömungsrichtung des Mediums 1 18

Auswerteschaltung 1 19