电子振动传感器制造技术

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电子振动传感器(1)，其至少包括：机械可振荡单元(4)；驱动/接收单元(5)；以及电子单元(6)，所述电子单元(6)具有至少一个自适应滤波器(7)；并且本发明专利技术还涉及一种用于操作所述传感器(1)的方法。所述电子单元(6)被实施为交替地执行第一操作模式(15)和第二操作模式(16)。驱动/接收单元(5)被实施为在所述第一操作模式(15)期间借助于电激励信号(UA)来激励所述机械可振荡单元(4)以使其机械振荡。在所述第二操作模式(16)期间，中断借助于所述激励信号(UA)的对所述机械可振荡单元(4)的激励，接收所述机械可振荡单元(4)的所述机械振荡并且将其转换成电接收信号(UE)，按照在所述激励信号(UA)与所述接收信号(UE)之间存在可预定相移(Φsoll)的方式来设置所述自适应滤波器(7)的滤波器特性的至少一个值，并且根据所述接收信号(UE)来确定所述至少一个过程变量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子振动传感器
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电子振动传感器以及一种用于操作该电子振动传感器的方法。
技术介绍
电子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，电子振动传感器具有至少一个机械可振荡单元，诸如，例如，振荡叉、单杆或者膜。在操作期间，借助于通常是机电换能器单元形式的驱动/接收单元(该驱动/接收单元可以是：例如，压电驱动器或者电磁驱动器)来激励该至少一个机械可振荡单元以使机械可振荡单元执行机械振荡。然而，在流量测量装置的情况下，机械可振荡单元还可以被实施为可振荡的管，介质流过该可振荡的管，诸如，例如，在根据科里奥利原理工作的测量装置中。申请人以大量变型的方式制造对应的现场装置，并且在料位测量装置的情况下，例如，以商标LIQUIPHANT和SOLIPHANT进行销售。在大量出版物中大体上阐述了基础测量技术。驱动/接收单元借助于电激励信号来激励机械可振荡单元以使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它们转换成电接收信号。驱动/接收单元相应地被设置为单独的驱动单元和单独的接收单元或者组合的驱动/接收单元。激励信号以及接收信号的特征在于：频率、振幅和/或相位。相应地，通常考虑这些变量的变化以确定感兴趣的过程变量，诸如，例如，容器中的介质的料位或者介质的密度和/或粘度或者介质通过管道或者管的流量。在用于介质的电子振动限位开关的情况下，例如，区分可振荡单元是被介质覆盖还是自由地振荡。在这种情况下，例如，基于不同的谐振频率并且因此，基于频移来区分这两种状态—自由状态和覆盖状态。只有当可振荡单元被介质覆盖时，才又可以利用这种测量装置来确定密度和/或粘度。在这种情况下，驱动/接收单元通常是反馈电振荡电路的一部分，借助于该反馈电振荡电路，对机械可振荡单元的激励使机械可振荡单元执行发生机械振荡。对于激励，通常借助于控制回路来设置相移的可预定期望值，从而设置激励信号与接收信号之间的相移的值。例如，对于谐振振荡，必须满足放大系数≥1的条件和振荡电路条件，根据该振荡电路条件，在振荡电路中产生的所有相位增加到360°的倍数。从现有技术中已知用于激励机械可振荡单元以及设置可预定相移的多种方法。在这种情况下，基本地，将模拟激励和数字激励区分开来，其中，振荡电路可以是模拟部件，在每种情况下，该模拟部件都必须与使用的传感器的类型相匹配，和/或基于数字方法，原则上，该模拟部件普遍适用。经常应用的激励原理规定用于设置激励信号与接收信号之间的相移的可预定值的控制回路包括放大器和移相器，借助于该放大器和移相器，将接收信号耦合回发送信号。在DE102006034105A1中，例如，使用可调整的移相器。借助于控制单元来控制移相器，该控制单元测量早前放大的接收信号的频率并且至少基于存储的数据来控制放大器单元的频率相位依赖性。此外，从DE102007013557A1中已知放大器具有可设置的放大系数，借助于控制单元按照发送信号的振幅基本上在可预定振幅带内的方式来设置该放大系数。从DE102005015547A1中已知一种电子振动传感器，在该电子振动传感器的情况下，电子单元设置有用于设置相移的期望值的至少一个全通滤波器。该全通滤波器根据频率并且以恒定的放大来改变电信号的相位。特别地，可以按照可以设置激励信号与接收信号之间的相位的方式来控制全通滤波器。优选地，根据本专利技术的实施例，在将接收信号馈送至全通滤波器之前，仅对接收信号进行滤波和/或放大，被如此进行处理并且然后，被引回。然而，在模拟激励的情况下，构成振荡电路的模拟部件必须不可避免地与利用的传感器的类型相匹配。此外，传感器的稳健性(尤其关于外部振动)取决于用于信号调节和/或信号评估的滤波器的选择性，其中，所利用的滤波器确定电子单元的相位差的斜率。相位差的斜率越大，滤波器所覆盖的频率范围越小。相应地，在给定的情况下，可以得出以下事实：传感器不再以谐振方式进行振荡。从DE102009026685A1中已知一种激励方法，在该激励方法的情况下，借助于在可振荡单元的工作范围内相继地具有一个接一个的离散激励频率的可预定频带内进行所谓的频率扫描来激励机械可振荡单元以使机械可振荡单元执行机械振荡。接收对应的接收信号。在这种情况下，借助于频率扫描，确定该激励频率，在该激励频率下，可振荡单元以振荡频率进行振荡，该振荡频率与相移的可预定值对应。然后，向可振荡单元提供该激励频率。这种方法的有利的进一步发展是DE102009028022A1的主题，在DE102009028022A1中，通过仅在某些时间点选择性地对接收信号相位进行采样和评估来简化对接收信号的评估。同样，在DE102010030982A1中，提供在相对于发送信号指定的离散时间点对接收信号进行采样以在每种情况下，将接收信号的采样电压值与接收信号在该时间点假设的期望值相比较，当存在相移的可预定值时，并且在电压值偏离期望值的情况下，基于偏差的符合来减少或者增加发送信号的频率。然而，在借助于频率扫描进行激励以及对接收信号的特定相位和/或振幅进行评估的情况下，必须注意：频率扫描的扫描速度与频率分辨率之间具有相关性。在DE00102010030982A1中公开了电子振动传感器将激励信号与接收信号之间的相移控制到可预定值的另一数字机会。此处所描述的方法基于相位控制回路(也称为锁相回路或者PLL)的功能原理。在这种情况下，按照在激励信号与接收信号之间存在相移的可预定值的方式来设置激励信号的频率。已经将这种类型的激励与借助于频率扫描在评估速度方面具有明显优点的激励进行了比较。然而，需要至少一个相位检测器，该至少一个相位检测器影响稳健性，除了别的之外，尤其是在发生外部振动的情况下，控制的稳定性。而且，会降低控制回路的精确度。为了评估可以稳定地发生，此外，还必须确保激励信号的振幅保持在恒定值。为了减少在发生外部振动(诸如，例如，来自泵或者超声波清洗器的振动)时在电子振动传感器的操作中的问题，DE102012101667A1提出为电子振动传感器配置控制/评估单元，使得在存在至少一个外部振动的情况下，根据外部振动的频率和/或振幅，按照接收信号基本上不受外部振动的干扰和/或外部振动的至少一个频率被抑制的方式来控制振荡激励。为了能够独立于干扰影响进行工作，先前未发布的德国专利申请No.102014119061.0(US2017343459)提供了一种具有电子单元的电子振动传感器，该电子单元包括自适应滤波器。在电子振动传感器的持续操作中，将滤波器特性设置成在激励信号与接收信号之间存在期望的相移。本申请通过引用的方式并入下文。
技术实现思路
从现有技术出发，本专利技术的目的是提供一种电子振动传感器和一种用于操作该传感器的方法，该电子振动传感器和方法与其它传感器和方法的区别在于：高度的测量可靠性。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电子振动传感器来实现本专利技术的目的，该电子振动传感器包括：机械可振荡单元，驱动/接收单元，以及电子单元，该电子单元具有至少一个自适应滤波器，其中，电子单元被实施为交替地执行第一操作模式和第二操作模式，其中，驱动/接收单元被实施为在第一操作模式期间，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定和/或监测容器(3)中的介质(2)的至少一个过程变量的电子振动传感器(1)，包括：机械可振荡单元(4)，驱动/接收单元(5)，以及电子单元(6)，所述电子单元(6)具有至少一个自适应滤波器(7)，其中，所述电子单元(6)被实施为交替地执行第一操作模式(15)和第二操作模式(16)，其中，所述驱动/接收单元(5)被实施为在所述第一操作模式(15)期间，借助于电激励信号(UA)来激励所述机械可振荡单元(4)，以使所述机械可振荡单元执行机械振荡，其中，所述电子单元(6)被实施为在所述第二操作模式(16)期间，‑中断借助于所述激励信号(UA)的对所述机械可振荡单元(4)的激励，‑接收所述机械可振荡单元(4)的所述机械振荡并且将所述机械振荡转换成电接收信号(UE)，‑按照在所述激励信号(UA)与所述接收信号(UE)之间存在可预定相移(Φsoll)的方式来设置所述自适应滤波器(7)的滤波器特性的至少一个值，并且‑根据所述接收信号(UE)来确定所述至少一个过程变量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.17 DE 102016111134.11.一种用于确定和/或监测容器(3)中的介质(2)的至少一个过程变量的电子振动传感器(1)，包括：机械可振荡单元(4)，驱动/接收单元(5)，以及电子单元(6)，所述电子单元(6)具有至少一个自适应滤波器(7)，其中，所述电子单元(6)被实施为交替地执行第一操作模式(15)和第二操作模式(16)，其中，所述驱动/接收单元(5)被实施为在所述第一操作模式(15)期间，借助于电激励信号(UA)来激励所述机械可振荡单元(4)，以使所述机械可振荡单元执行机械振荡，其中，所述电子单元(6)被实施为在所述第二操作模式(16)期间，-中断借助于所述激励信号(UA)的对所述机械可振荡单元(4)的激励，-接收所述机械可振荡单元(4)的所述机械振荡并且将所述机械振荡转换成电接收信号(UE)，-按照在所述激励信号(UA)与所述接收信号(UE)之间存在可预定相移(Φsoll)的方式来设置所述自适应滤波器(7)的滤波器特性的至少一个值，并且-根据所述接收信号(UE)来确定所述至少一个过程变量。2.根据权利要求1所述的电子振动传感器(1)，其中，所述激励信号(UA)是电矩形信号。3.根据权利要求1和2所述的电子振动传感器(1)，其中，所述电子单元(6)包括用于在所述第一操作模式(15)与所述第二操作模式(16)之间来回切换的至少一个开关元件(14)。4.根据前述权利要求中至少一项所述的电子振动传感器(1)，其中，所述电子单元(6)被实施为通过设置所述自适应滤波器(7)的所述中心频率(fm)来设置所述可预定相移(Φsoll)。5.根据前述权利要求中至少一项所述的电子振动传感器(1)，其中，所述电子单元(6)包括相位控制单元(8)，尤其是基于锁定放大器的原理的相位控制单元(8)，所述相位控制单元(8)按照对于所述滤波器的输入信号与输出信号之间的所述相移(Φfilter)，存在可预定值的方式来控制所述自适应滤波器(7)的所述中心频率(fm)，或者其中，所述电子单元(6)包括环形缓冲器和/或移相器，借助于所述环形缓冲器和/或移相器，所述可预定相移(Φsoll)是可设置的。6.根据前述权利要求中至少一项所述的电子振动传感器(1)，其中，能够设置所述自适应滤波器(7)的带宽(B)和/或品质因数(Q)。7.根据前述权利要求中至少一项所述的电子振动传感器(1)，其中，所述自适应滤波器(7)是谐振器滤波器或者带通滤波器，尤其是低通滤波器，尤其是二阶低通滤波器。8.根据前述权利要求中至少一项所述的电子振动传感器(1)，其中，所述可预定相移(Φsoll)有...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨沙·德安热利科，拉斐尔·屈南，托比亚斯·布伦加藤纳，伊莎贝拉·桑多，
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