具有干扰补偿的电子振动传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于借助于电子振动传感器(1)确定和/或监测介质(2)的至少一个过程变量的方法。在第一操作模式下，借助于第一电激励信号(UA1)激励可振荡单元(4)，使得其执行机械振荡，并且所述机械可振荡单元(4)的所述机械振荡被接收并使用至少第一频率(f1)而被转换成第一电接收信号(UE1)。此外，相对于所述至少一个过程变量评估所述第一接收信号(UE1)。在第二操作模式下，所述可振荡单元(4)的机械振荡被接收并被转换成第二电接收信号(UE2)，其中确定所述第二电接收信号(UE2)的至少第二频率(f2)，并且其中所述至少第二频率与所述电子振动传感器(1)的至少第一干扰影响相关联。此外，本发明专利技术涉及适合于执行本发明专利技术的方法的设备。

Electronic Vibration Sensor with Interference Compensation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有干扰补偿的电子振动传感器
本专利技术涉及用于确定和/或监测容器中的介质的至少一个过程变量的方法以及设备。替选地，针对其确定过程变量的介质也可以位于管道、管子或管线中。设备是所谓的电子振动传感器。
技术介绍
电子振动传感器在过程和/或自动化技术中有多种应用。在液位测量装置的情况下，这种装置具有至少一个机械可振荡单元，诸如例如振荡叉、单一尖齿或膜。在操作期间借助于通常呈机电换能器单元形式的驱动/接收单元激励这种装置，以使得其执行机械振荡。驱动/接收单元可以是例如压电驱动器或电磁驱动器。然而，在流量测量装置的情况下，机械可振荡单元也可以实施为诸如例如在根据科氏力原理工作的测量装置中的可振荡管，介质流动通过所述可振荡管。对应现场装置由申请人以各种各样的方式制造，并且例如在液位测量装置的情况下，以商标LIQUIPHANT和SOLIPHANT销售。原则上，基础测量原理在大量出版物中都可以找到。驱动/接收单元借助于电激励信号激励机械可振荡单元，以使得机械可振荡单元执行机械振荡。相反，驱动/接收单元可以接收机械可振荡单元的机械振荡，并且将这种机械振荡转换成电接收信号。驱动/接收单元可以是单独的驱动单元和单独的接收单元，或者是组合的驱动/接收单元。在许多情况下，驱动/接收单元是借助于其激励机械可振荡单元以使得其执行机械振荡的反馈、电气、振荡电路的一部分。对于共振振荡，必须满足振荡电路条件，根据该振荡电路条件放大系数≥1并且振荡电路中出现的所有相位总计必须是360°的倍数。为了激励和满足振荡电路条件，必须确保激励信号与接收的信号之间的特定相移。因此，通常会为激励信号与接收的信号之间的相移设置可预确定的值，即设置相移的期望值。为此，从现有技术中已知各种各样的解决方案，包括模拟方法以及数字方法二者。原则上，相移的设置可以例如通过应用合适的滤波器来执行，或者甚至借助于控制环路来控制到可预确定的相移，即期望值。从DE102006034105A1中已知的是使用例如可调谐移相器。相反，在DE102007013557A1中描述了具有可调放大系数以实现对振荡幅度的附加控制的放大器的附加集成。DE102005015547A1提供了全通滤波器的应用。此外，借助于所谓的频率扫描可以设置相移，诸如DE102009026685A1、DE102009028022A1和DE102010030982A1中所公开的。然而，相移也可以借助于相位控制环路(锁相环路或PLL)控制到可预确定的值。这种激励方法是DE00102010030982A1的主题。激励信号以及接收的信号二者由频率ω，幅度A和/或相位Φ表征。相应地，这些变量的改变通常会被纳入考虑以便确定特定过程变量，诸如例如容器中的介质的预确定液位，或甚至是通过管道的介质的密度和/或粘度或介质的流量。在例如用于液体的电子振动限位开关的情况下，区分出可振荡单元是被液体覆盖还是自由振荡。在这种情况下，例如基于不同的共振频率即频率偏移而区分自由状态和覆盖状态这两种状态。反过来，只有当可振荡单元被介质覆盖时，才能用这种测量装置确定密度和/或粘度。如例如DE10050299A1中所描述的，介质的粘度可以借助于电子振动传感器基于频率-相位曲线(Φ＝g(ω))来确定。该程序基于可振荡单元的阻尼对介质粘度的依赖性。在这种情况下，粘度越低，频率相位曲线越陡峭。为了消除密度对测量结果的影响，基于由相位的两个不同值致使的频率变化即借助于相对测量结果来确定粘度。就这一点而言，可以设置两个不同的相位值并且确定相关联的频率变化，或者可以遍历预确定的频带并且当实现至少两个预确定相位值时进行检测。此外，从DE102007043811A1中已知，将根据本征频率和/或共振频率和/或相位差的改变确定粘度的改变，和/或基于可振荡单元的振荡对介质粘度的相应存储的依赖性而确定粘度。而且在这种情况下，必须将粘度的确定对介质密度的依赖性纳入考虑。从DE10057974A1中已知用于确定和/或监测介质密度的方法以及设备装置，借助于所述方法和设备，可以确定至少一个干扰变量——例如，粘度——对机械可振荡单元的振荡频率的影响，并相应地进行补偿。此外，在DE102006033819A1中描述的是在激励信号与接收的信号之间设置可预确定的相移，在这种情况下，介质的粘度变化对机械可振荡单元的机械振荡的影响是可忽略的。在这种情况下，密度基本上由以下公式确定其中K是机械可振荡单元的密度敏感性，F0,vak是真空条件下机械振荡的频率，C和A分别是机械可振荡单元的线性和平方温度系数，t是过程温度，FT,P,med是介质中的机械振荡频率，D是压力系数，而p是介质的压力。为了独立于经验假设，从DE102015102834A1中已知用于借助于电子振动传感器确定密度和/或粘度的分析测量原理。该原理将可振荡单元与介质之间基于数学模型的相互作用纳入考虑。传感器以根据响应信号确定的两个不同的可预确定相移和过程变量、密度和/或粘度操作。独立于借助于电子振动传感器确定和/或监测的过程变量，各种干扰影响可能会不利地影响传感器的测量精度。问题尤其在于不期望的振动，例如由在传感器的使用位置处的泵和/或超声波浴导致。就这一点而言，从专利申请DE102012101667A1中已知一种电子振动传感器，在这种情况下，控制/评估单元在存在至少一个不期望的振动的情况下被配置为不期望的振动的频率和/或幅度的函数，使得接收的信号基本上不受不期望的振动干扰，和/或以抑制接收的信号中不期望的振动的至少一个频率。然而，为此目的，原则上来说，需要关于特定不期望的振动的知识。
技术实现思路
从现有技术出发，本专利技术的目标是以简单的方式确保借助于电子振动传感器尽可能可靠地确定和/或监测介质的过程变量。该目标通过根据权利要求1所述的方法以及通过实施为根据权利要求13所述的用于执行本专利技术的方法的设备来实现。在该方法的情况下，关注的是一种借助于电子振动传感器确定和/或监测介质的至少一个过程变量的方法。根据本专利技术，在第一操作模式下，借助于第一电激励信号激励可机械振荡的单元，使得其执行机械振荡，并且机械可振荡单元的机械振荡被接收并被转换成具有至少第一频率的第一电接收信号。此外，相对于至少一个过程变量评估第一接收信号。此外，在第二操作模式下，可振荡单元的机械振荡被接收并被转换成第二电接收信号，其中确定第二电接收信号的至少第二频率，并且其中至少第二频率与电子振动传感器的至少第一干扰影响相关联。然后，可选地，可以例如生成并输出关于存在至少一个干扰影响——尤其是与干扰影响相关联的频率——的报告。因此，根据本专利技术，在第二操作模式期间，未产生供应到可振荡单元的第二激励信号。相反，可以检测出可振荡单元的振荡，该振荡是由至少一个干扰影响致使的。就这一点而言，这些干扰影响是有意义的，会导致可振荡单元的振荡具有至少一个确定的频率。由至少一个干扰影响导致的可振荡单元的振荡除了例如提供由第一激励频率致使的预期振荡之外，还会对第一接收信号带来影响，尤其是不期望的影响。有利地，为了补偿至少一种干扰影响，这不必是先验已知的。相反，在存在的给定情况下，可以直接检测电子振动传感器的使用位置处的干扰影响，将干扰影响纳入考虑，并且在给定情况下补偿和/或消除干扰影响。就本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于借助于电子振动传感器(1)确定和/或监测介质(2)的至少一个过程变量的方法，其中，在第一操作模式下‑借助于第一电激励信号(UA1)激励可振荡单元(4)，使得所述可振荡单元(4)执行机械振荡，并且所述机械可振荡单元(4)的所述机械振荡被接收并被转换成具有至少第一频率(f1)的第一电接收信号(UE1)，并且‑相对于所述至少一个过程变量评估所述第一接收信号(UE1)，并且其中，在第二操作模式下，‑所述可振荡单元(4)的机械振荡被接收并被转换成第二电接收信号(UE2)，‑其中，确定所述第二电接收信号(UE2)的至少第二频率(f2)，并且‑其中，所述至少第二频率与所述电子振动传感器(1)的至少第一干扰影响相关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.19 DE 102016124740.51.一种用于借助于电子振动传感器(1)确定和/或监测介质(2)的至少一个过程变量的方法，其中，在第一操作模式下-借助于第一电激励信号(UA1)激励可振荡单元(4)，使得所述可振荡单元(4)执行机械振荡，并且所述机械可振荡单元(4)的所述机械振荡被接收并被转换成具有至少第一频率(f1)的第一电接收信号(UE1)，并且-相对于所述至少一个过程变量评估所述第一接收信号(UE1)，并且其中，在第二操作模式下，-所述可振荡单元(4)的机械振荡被接收并被转换成第二电接收信号(UE2)，-其中，确定所述第二电接收信号(UE2)的至少第二频率(f2)，并且-其中，所述至少第二频率与所述电子振动传感器(1)的至少第一干扰影响相关联。2.根据权利要求1所述的方法，其中，至少基于所述第一接收信号(UE1)和所述第二接收信号(UE2)——尤其是所述第一频率(f1)和所述第二频率(f2)——的比较来执行状态监测。3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于所述比较，检测所述第一接收信号(UE1)是否受到所述干扰影响的影响。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，以所述第一操作模式激励所述可振荡单元(4)，以使得所述可振荡单元(4)以共振频率执行机械振荡。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一操作模式期间，从所述第一接收信号(UE1)开始产生所述第一激励信号(UA1)，使得所述第一激励信号(UA1)与所述第一接收信号(UE1)之间至少存在可预确定相移(ΔΦ)。6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述至少第一干扰影响是振荡，尤其是机械或电气振荡。7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，在第三操作模式下产生第三电激励信号(UA3)，其中，借助于所述第三激励信号(UA3)激励所述可振荡单元(4)，其中从所述可振荡单元(4)接收具有至少第三频率(f3)的第三电接收信号(UE3)。8.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明·蒙泽，米夏埃尔·德奇，托比亚斯·韦伯，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE