用于振动传感器的相位控制单元制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定和/或监测容器(3)中的介质(2)的至少一个过程变量的设备(1)和方法，包括：机械可振荡单元(4)；驱动/接收单元(5)，用于通过电激励信号(UA)激励机械可振荡单元(4)以执行机械振荡，并且用于接收机械振荡并将其转换成电接收信号(UE)；电子单元(6)，电子单元(6)被实施为，从接收信号(UE)开始产生激励信号(UA)，设置激励信号(UA)和接收信号(UE)之间的可预定相移(ΔΦ)，以及从接收信号(UE)确定和/或监测至少一个过程变量，其中提供相位校正单元(7)，相位校正单元(7)至少被实施为从设备(1)的至少一个部件——特别是驱动/接收单元(5)——的至少一个依赖于过程参数的特征变量，确定相位校正值(ΔΦkor)，以及根据相位校正值(ΔΦkor)设置可预定相移(ΔΦ)。

Phase control unit for vibration sensor

\u672c\u53d1\u660e\u6d89\u53ca\u4e00\u79cd\u7528\u4e8e\u786e\u5b9a\u548c/\u6216\u76d1\u6d4b\u5bb9\u5668(3)\u4e2d\u7684\u4ecb\u8d28(2)\u7684\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u8fc7\u7a0b\u53d8\u91cf\u7684\u8bbe\u5907(1)\u548c\u65b9\u6cd5\uff0c\u5305\u62ec\uff1a\u673a\u68b0\u53ef\u632f\u8361\u5355\u5143(4)\uff1b\u9a71\u52a8/\u63a5\u6536\u5355\u5143(5)\uff0c\u7528\u4e8e\u901a\u8fc7\u7535\u6fc0\u52b1\u4fe1\u53f7(UA)\u6fc0\u52b1\u673a\u68b0\u53ef\u632f\u8361\u5355\u5143(4)\u4ee5\u6267\u884c\u673a\u68b0\u632f\u8361\uff0c\u5e76\u4e14\u7528\u4e8e\u63a5\u6536\u673a\u68b0\u632f\u8361\u5e76\u5c06\u5176\u8f6c\u6362\u6210\u7535\u63a5\u6536\u4fe1\u53f7(UE)\uff1b\u7535\u5b50\u5355\u5143(6)\uff0c\u7535\u5b50\u5355\u5143(6)\u88ab\u5b9e\u65bd\u4e3a\uff0c\u4ece\u63a5\u6536\u4fe1\u53f7(UE)\u5f00\u59cb\u4ea7\u751f\u6fc0\u52b1\u4fe1\u53f7(UA)\uff0c\u8bbe\u7f6e\u6fc0\u52b1\u4fe1\u53f7(UA)\u548c\u63a5\u6536\u4fe1\u53f7(UE)\u4e4b\u95f4\u7684\u53ef\u9884\u5b9a\u76f8\u79fb(\u0394\u03a6)\uff0c\u4ee5\u53ca\u4ece\u63a5\u6536\u4fe1\u53f7(UE)\u786e\u5b9a\u548c/\u6216\u76d1\u6d4b\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u8fc7\u7a0b\u53d8\u91cf\uff0c\u5176\u4e2d\u63d0\u4f9b\u76f8\u4f4d\u6821\u6b63\u5355\u5143(7)\uff0c\u76f8\u4f4d\u6821\u6b63\u5355\u5143(7)\u81f3\u5c11\u88ab\u5b9e\u65bd\u4e3a\u4ece\u8bbe\u5907(1)\u7684\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u90e8\u4ef6\u2014\u2014\u7279\u522b\u662f\u9a71\u52a8/\u63a5\u6536\u5355\u5143(5)\u2014\u2014\u7684\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u4f9d Depends on the characteristic variables of process parameter, determining the phase correction value (delta phi KOR), and according to the phase correction value (delta phi KOR) set a predetermined phase shift ().

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于振动传感器的相位控制单元
本专利技术涉及一种用于确定和/或监测介质的至少一个过程变量的设备以及方法。该设备是振动传感器，并且至少一个过程变量是例如介质的料位、流量、密度和/或粘度。
技术介绍
振动传感器广泛应用于过程和/或自动化技术。在料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，例如摆动叉、单个杆或薄膜。在操作过程中，这通过驱动/接收单元(通常以机电换能器单元的形式)被激励，以执行机械振荡。机电换能器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被实施为可振荡管道或管路，介质流过该管道或管路，例如在根据科里奥利原理工作的测量装置的情况下。相应的现场装置由申请人以各种各样的方式生产，并且在料位测量装置的情况下例如在LIQUIPHANT或SOLIPHANT商标下出售。基本测量原理基本上从大量的出版物都能得知。驱动/接收单元借助电激励信号激励机械可振荡单元以执行机械振荡。相反，驱动/接收单元可以接收机械可振荡单元的机械振荡，并将其转换成电接收信号。驱动/接收单元相应地是单独的驱动单元和单独的接收单元，或组合的驱动/接收单元。驱动/接收单元在很多情况下是反馈的电气振荡电路的一部分，借助于该反馈的电气振荡电路发生机械可振荡单元的激励以执行机械振荡。例如，对于谐振振荡，必须满足振荡电路条件，根据该振荡电路条件，振荡电路中所有放大的总和或放大因子≥1，并且在振荡电路中出现的所有相位总和为360°的倍数。为了激励和实现振荡电路条件，必须确保激励信号和接收信号之间的一定的相移。因此，经常为相移设定可预定的值，因此是激励信号和接收信号之间的相移的期望值。从现有技术得知了多种多样的解决方案，有模拟解决方案也有数字解决方案。原则上，例如可以通过应用合适的滤波器，或者也可以通过控制到可预定相移(期望值)的控制回路来执行相移的调整。从DE102006034105A1已知例如一种可调谐移相器。DE102007013557A1中则描述了另外集成具有可调放大系数的放大器，用于额外控制振荡幅度。DE102005015547A1提供了全通滤波器的应用。此外，借助于例如在DE102009026685A1、DE102009028022A1和DE102010030982A1中公开的频率扫描可以调整相移。但是，相移也可以通过锁相环(PLL)控制成可预定的值。这种激励方法是DE102010030982A1的主题。激励信号以及接收信号都由频率f、幅度A和/或相位表征。相应地，为了确定例如预定料位、流量、密度和/或粘度的过程变量，通常考虑这些变量的变化。例如，在用于液体的振动极限水平开关的情况下，区分可振荡单元是被液体覆盖还是自由地振荡。在激励信号和接收信号之间存在可预定相移的情况下，例如基于不同的谐振频率(因此基于频移)来区分自由状态和被覆盖状态这两种状态。只有当可振荡单元被介质覆盖时，才可以用这种测量装置确定密度和/或粘度。由DE10057974A1已知用于确定和/或监测介质密度的方法和设备，通过该方法和设备确定并相应地补偿至少一个干扰变量(例如粘度)对机械可振荡单元的振荡频率的影响。此外，在DE102006033819A1中另外描述了激励信号和接收信号之间的可预定相移的设置，在该相移下，介质粘度的变化对机械可振荡单元的机械振荡的影响可忽略不计。在这种情况下，基本上根据下式确定密度：其中K是机械可振荡单元的密度灵敏度，F0,Vak是真空中的机械振荡的频率，C和A分别是机械可振荡单元的线性和二次温度系数，t是过程温度，fT,P,Med是介质中的机械振荡的频率，D是压力系数，p是介质的压力。介质的粘度可通过振动传感器基于相位-频率曲线来确定，例如DE10050299A1中所述。该过程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，相位-频率曲线就越陡。为了消除密度对测量的影响，粘度基于由相位的两个不同值引起的频率变化来确定，从而通过相对测量来确定。在这点上，可以设置两个不同的相位值并确定相关联的频率变化，或者移动通过预定频带并且当实现至少两个预定相位值时检测预定频带。此外，由DE102007043811A1已知的是，根据本征频率和/或谐振频率和/或相位关系的变化确定粘度的变化和/或基于相应地提供的可振荡单元的振荡对介质粘度的依赖性来确定粘度。同样在该方法的情况下，必须考虑粘度对介质密度的依赖性。因此，在每个过程变量、料位、密度和粘度的情况下，确定通常直接依赖于激励信号和接收信号之间的可预定相移的设置。因此，很明显，相应测量装置的测量精度也依赖于相移的调谐精度。对于确定粘度和/或密度的情况，这在特别高的测量中是真实的，其可靠的确定需要例如1°的相位调谐精度。在某一时间点存在的激励信号和接收信号之间的相移总是由所利用的分量所引起的相位的总和产生的。取决于应用，通常如振荡行为的特定条件(例如谐振振荡的存在)的需要，设置特定的可预定相移。在振动传感器的操作期间，例如，某一时间点存在的相移总是被控制成可预定相移的值。然而，现在也存在这样的情况，即，所谓的过程参数可能对相移产生影响，并且经由该影响又可能对测量装置的测量精度产生负面影响。特别地，至少一个过程参数的改变可以引起由振动传感器的某个分量引起的相位的改变。在这种情况下，可能发生的是，对可预定相移的通常的、至少有时恒定的值的控制不再使得准确地满足与其相关联的条件。振动传感器的振荡行为被修改，从而降低了确定感兴趣的过程变量的精度。
技术实现思路
从现有技术问题的这种状况开始，本专利技术的目的是提供一种用于确定介质的至少一个过程变量的设备和方法，其中设备和方法都以特别高的测量精度来区分。该目的通过一种用于确定和/或监测容器中的介质的至少一个过程变量的设备来实现，该设备包括：-机械可振荡单元，-驱动/接收单元，用于通过电激励信号激励所述机械可振荡单元以执行机械振荡，并且用于接收机械振荡并将其转换成电接收信号，以及-电子单元，该电子单元被实施为，o从接收信号开始产生激励信号，o设置激励信号和接收信号之间的可预定相移，以及o从该接收信号确定和/或监测所述至少一个过程变量，并且其中提供相位校正单元，该相位校正单元至少被实施为o从所述设备的至少一个部件——特别是驱动/接收单元——的至少一个依赖于过程参数的特征变量，确定相位校正值，以及o根据相位校正值设置可预定相移。因此，本专利技术涉及一种具有相位校正单元的振动传感器。通过相位校正单元，可以消除至少一个过程参数对测量的影响，并由此实现明显提高的测量精度。如果例如在要确定和/或监测的过程变量是预定料位的情况下，则本专利技术的设备允许在调整可预定相移时提高精度，其中在这种情况下，可基于在可预定相移处的接收信号来确定达到预定料位。在确定介质密度的情况下，同样的考虑是成立的。然而，在测量精度与可预定相移的调谐精度相互关系的情况下，对于确定粘度和/或密度而言，得到了特别的优点。如果相移例如由于至少一个过程参数的改变而改变，则在给定的情况下，这会引起额外相位的出现。则在给定的情况下，将相移调整成可预定相移的(通常至少有时)恒定的值不再保证相对于可振荡单元的振荡行为建立的条件(例如，谐振振荡的存在)得到满足。由此，在给本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定和/或监测容器(3)中的介质(2)的至少一个过程变量的设备(1)，包括‑机械可振荡单元(4)，‑驱动/接收单元(5)，用于通过电激励信号(UA)激励所述机械可振荡单元(4)以执行机械振荡，并且用于接收机械振荡并将其转换成电接收信号(UE)，以及‑电子单元(6)，所述电子单元(6)被实施为，o从所述接收信号(UE)开始产生所述激励信号(UA)，o设置所述激励信号(UA)和所述接收信号(UE)之间的可预定相移(ΔΦ)，以及o从所述接收信号(UE)确定和/或监测所述至少一个过程变量，其特征在于提供相位校正单元(7)，所述相位校正单元(7)至少被实施为o从所述设备(1)的至少一个部件——特别是所述驱动/接收单元(5)——的至少一个依赖于过程参数的特征变量，确定相位校正值(ΔΦkor)，以及o根据所述相位校正值(ΔΦkor)设置所述可预定相移(ΔΦ)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.29 DE 102015112421.11.一种用于确定和/或监测容器(3)中的介质(2)的至少一个过程变量的设备(1)，包括-机械可振荡单元(4)，-驱动/接收单元(5)，用于通过电激励信号(UA)激励所述机械可振荡单元(4)以执行机械振荡，并且用于接收机械振荡并将其转换成电接收信号(UE)，以及-电子单元(6)，所述电子单元(6)被实施为，o从所述接收信号(UE)开始产生所述激励信号(UA)，o设置所述激励信号(UA)和所述接收信号(UE)之间的可预定相移(ΔΦ)，以及o从所述接收信号(UE)确定和/或监测所述至少一个过程变量，其特征在于提供相位校正单元(7)，所述相位校正单元(7)至少被实施为o从所述设备(1)的至少一个部件——特别是所述驱动/接收单元(5)——的至少一个依赖于过程参数的特征变量，确定相位校正值(ΔΦkor)，以及o根据所述相位校正值(ΔΦkor)设置所述可预定相移(ΔΦ)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述驱动/接收单元(5)包括至少一个压电元件(CAE)或至少一个线圈。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述特征变量是所述驱动/接收单元(5)的至少一个部件的至少一个依赖于过程参数的电容(CAE)或电感，或者依赖于至少一个过程参数的至少一个时间常数(τproz,τref)。4.根据前述权利要求中的至少一项所述的设备，其特征在于所述至少一个过程参数是过程温度(T)或过程压力(P)。5.根据前述权利要求中的至少一项所述的设备，其特征在于所述相位校正单元(7)包括至少一个参考支路(8)，所述至少一个参考支路包括至少一个电气部件(Cref)，所述电气部件与所述设备的至少一个部件——特别是所述驱动/接收单元——并联连接，并且能与所述激励信号接触。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于所述参考支路(8)包括至少一个参考电容(Cref)或参考电感。7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于所述参考电容(Cref)和所述驱动/接收单元(5)的至少一个电容(CAE)，或者所述参考电感和所述驱动/接收单元(5)的至少一个电感具有相同的值。8.根据权利要求5至7中的至少一项所述的设备，其特征在于所述参考支路(7)包括至少一个参考电阻器(Rref)，特别是与所述至少一个电气部件(Cref)串联连接的参考电阻器(Rref)。9.根据前述权利要求中的至少一项所述的设备，其特征在于所述相位校正单元(7)包括至少一个时间测量单元(13)。10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于所述时间测量单元(13)包括至少一个定时器芯片或至少一个X...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗穆亚尔德·吉拉尔迪，曼纽尔·绍特迈斯特，托比亚斯·布伦加藤纳，
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