Modellgestützte Entwicklung und Realisierung eines Coriolis-Massendurchflussreglers für kleine Flüssigkeitsströme

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Im Zuge dieser Arbeit wurde ein miniaturisierter Massendurchflussregler zur hoch dynamischen Regelung des Fluidstroms entwickelt, bestehend aus einem Coriolis-Durchflussmesser und einem mediengetrennten Piezoventil. Ziel war die Realisierung eines aufeinander abgestimmten Gesamtsystems, das ökonomische Anforderungen durch ein einfaches, kostengünstiges System mit geringen Fertigungsanforderungen und intelligenter Signalverarbeitung erfüllt. Ein umfassendes Simulationsmodell des Messrohres wurde entwickelt, das die Fluid-Struktur-Kopplung für zeitlich veränderliche Durchflüsse sowie den Einfluss von Temperatur, Mediendruck und verschiedenen Dämpfungsursachen berücksichtigt. Verschiedene Konzepte zur Erfassung der Messrohrposition und der Anregung der Messrohrschwingung wurden auf ihre Eignung hin untersucht. Die Optimierung des Aufbaus und der Signalverarbeitung ist entscheidend für die exakte Durchflussbestimmung mit minimaler Ansprechzeit. Der digitale Teil umfasst die systematische Untersuchung verschiedener Filterkonzepte und Algorithmen zur Berechnung der Phasendifferenz, Amplitude und Frequenz der Positionssignale. Zudem wurden neue Methoden zur Signalkorrektur und Kompensation von Störungen entwickelt, die die Robustheit des Systems gegenüber externen Einflüssen erhöhen und in der Lage sind, zeitliche Änderungen sowie Produktionstoleranzen zu erkennen und zu kompensieren.