用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法和相应的科里奥利质量流量测量仪器技术

本发明专利技术涉及科里奥利质量流量测量仪器及其运行方法，具体而言，描述了用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法，其具有至少一个调节器、至少一个电伺服机构、至少一个具有驱动器线圈的电磁的驱动器作为振动产生器、至少一个测量管和至少一个振动传感器，其中，调节器产生调节器输出信号用于操控电伺服机构，电伺服机构提供电的激励信号用于激励电磁的驱动器，电磁的驱动器激励测量管以至少一个本征形式振动并且其中，测量管的所激励的振动由振动传感器检测并且作为至少一个输出信号来输出，其中，电伺服机构如下地给电磁的驱动器的驱动器线圈加载以驱动器电压和驱动器电流，使得测量管的振动最大程度地以共振进行。

Method for operating a Coriolis mass flow measuring instrument and a corresponding Coriolis mass flow measuring instrument

The invention relates to a Coriolis mass flow measuring instrument and its operation method, specifically, a method for operating a Coriolis mass flow measuring instrument is described, which has at least one regulator, at least one electric servo mechanism, at least one electromagnetic coil having a driver drive as a vibration generator, at least one measuring tube and at least one a vibration sensor, the controller generates the regulator output signal is used to control the electric servo mechanism, electric servo mechanism provided for the excitation of the excitation signal power supply electromagnetic drive, electromagnetic drive excitation measuring tube with at least one intrinsic form of vibration and the vibration excited by the measuring tube by the vibration sensor and detection as at least one output signal to output the electric servo mechanism are as follows for electromagnetic drive drive The coil is loaded to drive voltage and drive current, so that the vibration of the measuring tube is maximally resonant.

【技术实现步骤摘要】
用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法和相应的科里奥利质量流量测量仪器
本专利技术涉及用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法，所述科里奥利质量流量测量仪器具有至少一个调节器、至少一个电伺服机构、至少一个具有驱动器线圈的电磁的驱动器作为振动产生器、至少一个测量管和至少一个振动传感器，其中，所述调节器产生调节器输出信号用于操控所述电伺服机构，所述电伺服机构提供电的激励信号用于激励所述电磁的驱动器，所述电磁的驱动器激励所述测量管以至少一个本征形式振动并且其中，所述测量管的所被激励的振动由所述振动传感器检测并且作为至少一个输出信号来输出，其中，所述电伺服机构如下地给所述电磁的驱动器的驱动器线圈加载以驱动器电压和驱动器电流，使得所述测量管的振动最大程度地以共振进行。本专利技术此外涉及科里奥利质量流量测量仪器，其在运行中实施这样的方法。
技术介绍
之前提及的用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法和相应的科里奥利质量流量测量仪器自从许多年起就已知、例如由DE102012011932A1已知。其总体上属于共振测量系统的类别，根据音叉原理的填充情况监视器或密度测量仪器、石英秤和带粘度计（Bandviskosimeter）也属于所述共振测量系统。所述共振测量系统处于与过程相联系，其中，过程和共振测量系统相互影响。对于这样的系统，关于待确定的过程量（测量量）的信息在本征频率方面加密。通常在这样的系统中将工作点置于所述测量系统的本征频率上。在科里奥利质量流量测量仪器中，所述测量管相应于所述共振测量系统的振动元件。构造为科里奥利质量流量测量仪器的共振测量系统尤其应用于工业上的过程测量技术中必须以高的准确度来确定质量流的地方。科里奥利质量流量测量仪器的功能方式基于，将至少一个由介质流动通过的测量管（所述振动元件）由振动产生器激励至振动，其中，所述振动产生器根据前提地为具有驱动器线圈的电磁的驱动器。所述线圈通常由电流流过，其中，作用到所述振动元件上、也就是说所述测量管上的力与所述线圈电流直接相联系；所述力作用大多通过在所述驱动器线圈中能够运动地支承的永磁体来实现和促成。在科里奥利质量流量测量仪器中，所述功能方式基于，具有质量的介质基于通过两个正交的运动（流动的运动和所述测量管的运动）来引起的科里奥利惯性力来作用到所述测量管的壁部上。所述介质到所述测量管上的这种反作用导致测量管振动相较于所述测量管的未流动通过的振动状态发生改变。通过检测所流动通过的科里奥利测量管的振动的这种特点能够以高的准确度来确定通过所述测量管的质量流量。特别重要的是所述科里奥利质量流量测量仪器的本征频率（基本上是作为振动元件的测量管的本征频率），因为所述科里奥利质量流量测量仪器的工作点通常置于到所述测量管的本征频率，以便能够以最小的能量耗费加上所需的振动用于感应出所述科里奥利力。当谈到所述测量管的振动最大程度地以共振进行时，这就指代这一点。此后由所述测量管来实施的振动具有确定的形式，所述形式称为所相应的激励的本征形式。由现有技术已知，为了激励所述振动元件，由所述调节器以正弦形的电压的形式产生谐波的基础信号作为调节器输出信号并且这种正弦形的电压操控所述电伺服机构和由此所述驱动器线圈，其中，所述电伺服机构具有如下任务，即在其输出处提供相应的功率，以便能够以合适的方式并且以足够的功率来操控所述电磁的驱动器。所述电伺服机构由此实际上为在所述科里奥利质量流量测量仪器的电磁的驱动器和所述调节器之间的功率方面的连结环节。所述调节器用于共振中运行作为振动元件的测量管，为此必须求得，所述科里奥利质量流量测量仪器的或所述测量管的输入和输出量是否具有相应于所述共振的相差。在所述科里奥利质量流量测量仪器中这在输入侧为用于激励作为振动元件的测量管的力，并且这在输出侧为所述测量管的速度、也就是说所述测量管的偏转的时间上的改变。如果在输入侧所述力作用和所述输出侧的测量管速度具有0°的相差，那么由于这种有振动能力的系统所基于的关系，以所述运动的本征形式存在共振。如果满足这种相条件，则存在所期望的共振。出于这种原因，所述调节器布置在如下的调节回路中，所述调节回路总体上（无论如何还）设计为相调节回路。科里奥利质量流量测量仪器在现有技术中通常或者具有用于施加电压的机构或者具有用于加上电流到具有驱动器线圈的电磁的驱动器中的装置来作为电伺服机构。电流加上到具有线圈的电磁的驱动器中在所述驱动器线圈处不可避免地引起高的和有噪声的（verrauschten）电压，因为在所述调节器输出信号中的跳变（并且所述跳变也仅仅由数字/模拟变换器的量化级来引起）作为在通过所述电磁的驱动器的电流中的跳变出现并且在该处通过所述驱动器线圈来微分；这尤其适用于具有高的转换速率（slewrate）的、也就是说具有高的电流上升速度的伺服机构。这在所述电磁的相容性方面是成问题的并且也导致所述信噪比的减少并且由此在测量不同的过程量时和在确定所述共振测量系统的不同的参数（也就是说在在此当前的科里奥利质量流量测量仪器的情况中例如所述测量管的刚度）时导致测量不可靠性的增大。所已知的方法中的一些为了实现所述相位调节器而需要所述驱动器线圈的参数、也就是说例如所述线圈的电感LS和欧姆的电阻RS的准确的了解。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法，所述方法实现简单、快速并且可靠地驶向、保持和跟踪作为所述科里奥利质量流量测量仪器的工作点的共振部位。根据本专利技术的用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法（在其中之前引出的和说明的任务得到解决）首先并且基本上的特征在于，为了实现所述共振运行，求得所述振动传感器的输出信号，求得在所述驱动器线圈处的驱动器电压，求得相对于所述振动传感器的输出信号的相位的、驱动器电流的相位，并且由所求得的量求得用于所述驱动器电压的新的期望相位并且将其如下地导入给所述调节器，使得所述调节器通过所述电伺服机构产生具有所求得的新的期望相位的驱动器电压。所提出的方法是非常有利的，因为其采用测量技术上能够非常简单地求得的量、如例如所述振动传感器的输出信号（这能够假定为已知的，因为的确总归需要所述信号用于确定所述质量流量）或还有在所述驱动器线圈处的驱动器电压，所述驱动器电压本身是已知的，因为其通过所述调节器输出信号来产生（但所述驱动器电压此外也能够测量技术上非常简单地被检测）。通过所述驱动器线圈的驱动器电流能够同样容易地被求得、例如通过非常小的测量电阻求得，其中，在所述测量电阻处下降的电压被量取为测量信号。所述科里奥利质量流量测量仪器的传递特性如在所有的物理的系统中那样在调节技术上的意义中由所述输出量和引起所述输出量的输入量的比例来描述。在所述科里奥利质量流量测量仪器的情况中，这一方面为所述电磁的驱动器作用到所述测量管上的力并且另一方面为所述测量管在所述测量部位处的偏转速度。在共振中，在所述力加载的走向和所述测量管的速度（也就是说所述测量管偏转的时间上的一阶导数）的走向之间不存在相区别。在具有驱动器线圈的电磁的驱动器中所施加的力表现为与通过所述驱动器线圈的电流成比例，这对于检测通过所述驱动器线圈的驱动器电流idr而言是原因。所述测量管的偏转的检测通常由振动传感器实现，所述振动传感器利用测量线圈和在其中运动的永磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于运行科里奥利质量流量测量仪器（1）的方法，所述科里奥利质量流量测量仪器具有至少一个调节器（2）、至少一个电伺服机构（3）、至少一个具有驱动器线圈（8）的电磁的驱动器（4）作为振动产生器、至少一个测量管（5）和至少一个振动传感器（6），其中，所述调节器（2）产生调节器输出信号（

【技术特征摘要】
2016.01.20 DE 102016100952.01.用于运行科里奥利质量流量测量仪器（1）的方法，所述科里奥利质量流量测量仪器具有至少一个调节器（2）、至少一个电伺服机构（3）、至少一个具有驱动器线圈（8）的电磁的驱动器（4）作为振动产生器、至少一个测量管（5）和至少一个振动传感器（6），其中，所述调节器（2）产生调节器输出信号（uC）用于操控所述电伺服机构（3），所述电伺服机构（3）提供电的激励信号（udr）用于激励所述电磁的驱动器（4），所述电磁的驱动器（4）激励所述测量管（5）以至少一个本征形式进行振动并且其中，所述测量管（5）的所被激励的振动由所述振动传感器（6）检测并且作为至少一个输出信号（uS）来输出，其中，所述电伺服机构（3）给所述电磁的驱动器（4）的驱动器线圈（8）如下地加载以驱动器电压（udr）和驱动器电流（idr），使得所述测量管（5）的振动最大程度地以共振进行，其特征在于，为了实现所述共振运行，求得所述振动传感器（6）的输出信号（uS），求得在所述驱动器线圈（8）处的驱动器电压（udr），求得相对于所述振动传感器（6）的输出信号（uS）的相位（φS）的所述驱动器电流（idr）的相位（φidr），并且由所求得的量求得用于所述驱动器电压（udr）的新的期望相位（φdr,soll）并且将所述新的期望相位如下地导入给所述调节器（2），使得所述调节器（2）通过所述电伺服机构（3）产生具有所求得的新的期望相位（φdr,soll）的驱动器电压（udr）。2.根据权利要求1所述的用于运行科里奥利质量流量测量仪器的方法，其特征在于，在定义所述输出信号（uS）的零相位（φS=0）的情况下求得用于所述驱动器电压（udr）的期望预设（udr,soll）和由此还有所述驱动器电压（udr）的期望相位（φdr,soll）。3.根据权利要求2所述的用于运行科里奥利质量流量测量仪器（1）的方法，其特征在于，通过方程式相关的关系求得用于所述驱动器电压（udr）的期望预设（udr,soll），其中，所述互感系数kB为实数。4.根据权利要求3所述的用于运行科里奥利质量流量测量仪器（1）的方法，其特征在于，所述驱动器线圈（8）的阻抗ZS在所述共振运行之外通过以下方式求得，即由所述驱动器电压（udr）和所出现的驱动器电流（idr）来算出商，并且所述互感系数k...

【专利技术属性】
技术研发人员：J孔策，
申请(专利权)人：克洛纳测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE