用于标定或调整任意可振荡单元的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于标定或调整任意可振荡单元的方法，通过描述可振荡单元的数学模型(model)的方式，其中可振荡单元至少间歇地与一个位于容器内的介质相互作用。根据本发明专利技术，通过一个实际输入信号可振荡单元被激励振荡；确定可振荡单元的实际输出信号；将实际输出信号数字化，并产生一个实际输出序列(yu(k))；将实际输入信号数字化并产生数字化输入序列(u(k))，将数字化输入序列(u(k))提供给与介质相互作用的功能模块(模型)，其提供可振荡单元的数学模型(model)，所述模型通过至少两个传感器特定变量(G1，G2)确定；通过数学模型(model)的方式产生虚拟输出序列(ym(k))；将虚拟输出序列(ym(k))与实际输出序列(yu(k))进行比较；如果出现偏差(e(k))，适应性的修改数学模型(model)的传感器特定变量(G1，G2)，直到可振荡单元的虚拟输出序列(ym(k))与实际输出序列(yu(k))之间的偏差处于一个预定可容忍范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 本专利技术设及一种用于标定或调整过程自动化中所使用的任意可振荡单元的方法。 可振荡单元至少有时会与一个位于容器中的介质相互作用，特别是用于确定或者监测至少 一个传感器和/或系统特定参数。运种情况下，过程特定参数传送主要存在于过程中的关 于过程条件的信息，其中在过程中设置可振荡单元。传感器特定变量设及多个影响因素，其 表征在介质中的可振荡单元的表现。运些变量特别包括几何参数和/或它们设及可振荡单 元的材料特性和/或质量流率。 使用振动传感器确定物理变量广泛分布在自动化技术中，特别是过程自动化技术 中W及制造自动化技术中。振动传感器的可振荡元件可W与隔膜通过材料粘结剂和/或通 过互锁力的方式连接，例如摩擦互锁，并且可W具体化为任意种类的振荡叉或者一个单独 的杆。隔膜和与隔膜连接的可振荡元件，也就是可振荡单元，通过发送/接收单元进行激 励，从而执行多次振荡。发送/接收单元通常至少为一个压电或者相应的机电元件。另外， 所谓的隔膜振荡器是已知的，运种情况下，可振荡元件仅由隔膜构成。 通常，通过模拟电子器件激励振动传感器来实施多次振荡，其中模拟电子元件与 可振荡单元共同形成模拟振荡电路。不同实施例中，相应的振动传感器W及对应的振动测 量设备是由申请人制造和售卖的，其商标为LI卵IPHANT和S0LIPHANT。 振动传感器可W检测过程特定参数，例如容器中液体或固体的限位。通常，为了检 测预定填充高度（限位），传感器在可振荡单元的谐振频率下工作。通过检测设定相位下频 率的变化，该设定相位通常为90°，可W检测到可振荡单元是否与介质接触或者是否正在 自由振荡。 阳0化]另外，公知的可W通过评价振动传感器的振荡行为，确定，相应的监测介质中的多 个其他过程特定参数。运些过程特定参数包括特别是介质的密度和粘度，然而，还可W是溫 度。为了确定液体介质的密度，输入信号和输出信号的相位差（通常也被简称为相位）设 定为45°或-135°。设定该相位差的时候，非常清楚频率的变化归因于介质密度的变化， 因为流体介质粘度的影响可W排除。W002/031471A2描述了一种用于测量粘度的设备。从 EP2041529B1中可W获知用于确定流体介质密度的设备。 基于上面提到的实施例可W很明显地看出，模拟电子器件具有一个劣势，即相对 不太灵活。特别是，模拟电子器件必须与各个传感器，相应的传感器类型，相互匹配，根据其 振荡特性，W及进一步根据相应的应用，即传感器是被用于限位高度测量、密度测量还是粘 度测量。申请人的申请DE102012113045.0中描述了一种解决方案，避免了上面提到的缺 点，申请日为2012年12月12日。DE102012113045. 0的内容在此引入作为参考。 振动传感器的类型是变化丰富的。运样的例子是申请人制造和售卖的商标为 LI卵IPHANT和S0LIPHANT的产品。因此，需要指出现有已知的和未来的传感器确实会在其 几何形状方面差别相对很大。在DE102012113045.0中提到的解决方案的情况下，为了分析 性确定具体为振荡叉的可振荡单元和流体介质之间的相互作用，振动叉的两个叉齿通过数 学模型近似化。具体情况下，两个叉齿数学近似为理想的楠圆柱面。 为了将DE102012113045.0中获知的方法转化为具有不同几何形状的可振荡单 元，有必要相应地修改数学模型。运种情况下，需要注意的是相互作用的数学描述，相应的 可振荡单元和介质之间的相互作用相对比较复杂。对此补充的有另外两个考虑： -由于可振荡单元的复杂几何形状，建模的和实际情况之间总是存在很小的不一 致；化及 -传感器类型例如LI卵IPHANTT或者LI卵IPHANTM的可振荡单元的几何形状通 常绝不会百分之百的相符合，例如由于制造容差。 运两个方面对于期望的高精度振动传感器测量值都是不利的作用。 本专利技术的目的在于提供一种方法，采用该方法可W改善振动传感器测量值的准确 性，相应的振动测量设备的准确性。 该目标是通过利用一种描述可振荡单元的数学模型标定或调整任意可振荡单元 的方法实现的，其中可振荡单元至少有时与位于容器中的介质相互作用，并且用于确定或 者监测自动化技术中的至少一个过程和/或系统特定参数， 其中通过实际输入信号激励可振荡单元从而执行多次振荡； 其中确定可振荡单元的实际输出信号； 其中将实际输出信号数字化，并且产生一个实际输出序列； 其中将实际输入信号数字化，并且产生一个数字输入序列； 其中将数字输入序列馈送到功能模块，其提供与介质相互作用的可振荡单元的数 学模型， 其中通过至少两个传感器特定变量确定数学模型； 其中通过数学模型生成虚拟输出序列； 其中将虚拟输出序列与实际输出序列比较； 其中产生偏差的情况下，适应性地改变数学模型的传感器特定变量，直到可振荡 单元的虚拟输出序列和实际输出序列之间的偏差位于预定的可容忍范围内。 振动传感器的差分方程为-例如DE102012113045. 0中导出的-一个二阶方程： 对于本征角频率CO。和莱尔化e虹）阻尼质量D，产生如下方程： 由流体介质施加在主体上的总作用力Fp通过加和压力FD和摩擦力FK得到。运种 情况下，各个作用力的方向在各个情况下都被认为是正的： W29]Ff=Fd+Fr HV被解释为补充禪合质量，dp被解释为补充作用阻尼： Gl，G2为参数，其排他性的取决于可振荡体的几何形状。 在可振荡系统近似为两个楠圆叉齿的情况下，获得如下等式： 可振荡单元的刚度由C灯）给出，m,为质量，d,为可振荡单元自由振荡的阻尼，D为 莱尔化ehr)阻尼质量，W及为本征频率。通过参数估计法可W确定传感器特定变量， 特别是几何参数。 用于确定本征频率和谐振频率的信息现在给出： 谐振频率當是最大幅值发生处的频率； 阳041] 本征频率为可振荡单元自由振荡的频率。 无阻尼情况下，当可振荡单元受到本征频率的激励时，发送和所接收信号之间会 发生90°相位差。在运种特殊情况下，本征频率被称为《。。 另外，在阻尼情况下，本征和谐振频率互不相同。 振动传感器情况下，总是采用无阻尼振荡的可振荡单元的本征频率激励，其中发 生90°相位差。采用如下公式可W确定本征频率： 无阻尼W及也在有阻尼情况下，采用上面公式能计算《。。运些情况下，可W获得 频率，其中产生90°相位差。有阻尼的情况下，然而对应的既不是谐振频率Of,也不是阻尼 系统的本征频率《4。运些定义如下，其中C为刚度，m为质量，为无阻尼本征频率，Od 为阻尼本征频率，COf为谐振频率，并且D为莱尔化e虹）阻尼质量。 优选的自动化运行本专利技术标定方法结束后，通过后续调整方法中的参数估计 方法可W确定过程特定参数，特别是流体参数，密度P，粘度n和溫度T。尽管在实施 DE102012113045. 0所述用于确定和/或监测过程参数的方法情况下，传感器特定参数G1， G2保持为常量，但是本专利技术解决方案的情况下，特别是上面提到的过程特定参数保持为常 数。那么，根据本专利技术，改变传感器特定参数直到可振荡单元的虚拟输出序列和实际输出序 列之间的偏差落入预定的可容忍范围内或者优选达到零。为此，可振荡单元，相应的振动传 感器，必须在处于常溫的确定介质中运行。 本专利技术的方法优选置于D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用描述可振荡单元的数学模型标定或调整任意可振荡单元的方法，其中所述可振荡单元至少有时与位于容器中的介质相互作用，并且用于确定或者监测自动化技术中的至少一个过程和/或系统特定参数(ρ，η，T)，其中通过实际输入信号激励所述可振荡单元从而执行多次振荡；其中确定所述可振荡单元的实际输出信号；其中将所述实际输出信号数字化，并且产生一个实际输出序列(yu(k))；其中将所述实际输入信号数字化，并且产生一个数字输入序列(u(k))；其中将所述数字输入序列(u(k))馈送到功能模块(Model)，其提供与介质相互作用的所述可振荡单元的数学模型(Model)，其中通过至少两个传感器特定变量(G1，G2)确定所述数学模型；其中通过所述数学模型(Model)生成虚拟输出序列(ym(k))；其中将所述虚拟输出序列(ym(k))与所述实际输出序列(yu(k))比较；其中产生偏差(e(k))的情况下，适应性地改变所述数学模型(Model)的所述传感器特定变量(G1，G2)，直到所述可振荡单元的所述虚拟输出序列(ym(k))和所述实际输出序列(yu(k))之间的偏差位于预定的可容忍范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托比亚斯·布伦加藤纳，戈尔德·贝希特，萨沙·德安热利科，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE