电子振动传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种通过电子振动传感器(1)确定和/或监测容器(2)中的介质(3)的密度(ρ)和/或粘度(η)的方法并且涉及一种对应的传感器(1)。通过电激励信号(UE)激励可振荡单元(4)以执行机械振荡，并且接收机械可振荡单元(4)的机械振荡并将其转换为电接收信号(UR)。另外，所述激励信号(UE)从所述接收信号(UR)产生使得在激励信号(UE)和接收信号(UR)之间存在至少一个可预定相移(

Electronic Vibration Sensor

The invention relates to a method for determining and/or monitoring the density (p) and/or viscosity (_) of the medium (3) in a container (2) by means of an electronic vibration sensor (1) and to a corresponding sensor (1). The oscillatory unit (4) is excited by an electric excitation signal (UE) to perform mechanical oscillation, and the mechanical oscillation of the mechanical oscillatory unit (4) is received and converted into an electrically received signal (UR). In addition, the excitation signal (UE) is generated from the received signal (UR) so that at least one predictable phase shift exists between the excitation signal (UE) and the received signal (UR).\uff08

【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通过电子振动传感器和来确定和/或监测容器中的介质的密度和/或粘度的方法并且涉及一种适合执行所述方法的设备。
技术介绍
电子振动传感器在过程和/或自动化技术中得到广泛应用。在料位测量装置中，所述装置包括至少一个机械可振荡单元，例如，振荡叉、单个齿或膜。其在操作期间通过驱动/接收单元，通常以机电换能器单元的形式得以激励，以执行机械振荡。驱动/接收单元可以是，例如压电驱动器或电磁驱动器。然而，在流量测量装置中，机械可振荡单元也可以被实施为例如在根据科里奥利原理工作的测量装置中的可振荡的管，所述介质流过所述可振荡的管。对应的现场装置由申请人以各种方式制造并且在料位测量装置的情况下，以例如LIQUIPHANT和SOLIPHANT的商标来销售。基础测量原理在大量出版物中可以获得。驱动/接收单元借助于电激励信号激励机械可振荡单元以执行机械振荡。相反地，驱动/接收单元可以接收机械可振荡单元的机械振荡并将它们转换成电接收信号。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组合的驱动/接收单元。在许多情况下，驱动/接收单元是反馈电振荡电路的一部分，通过所述电路，可激励机械可振荡单元以执行机械振荡。例如，对于共振，根据该振荡电路需满足放大系数必须≥1且在振荡电路中产生的所有相位必须总和为360°的倍数的条件。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某个相移。因此，通常相移的预定值和激励信号和接收信号之间的相移的期望值被设置。为此，已知各种各样的解决方案，包括模拟以及数字方法两者。原则上，相移的设置可以通过例如使用合适的滤波器来实现，或甚至可以通过控制回路被控制为可预定相移，即期望值。例如，根据DE102006034105A1已知可调谐移相器的使用。相反，在DE102007013557A1中描述了具有用于额外控制振荡幅度的可调放大因子的放大器的附加集成。DE102005015547A1提供了全通滤波器的应用。此外，可以使用所谓的频率扫描来设置相移，例如在DE102009026685A1，DE102009028022A1和DE102010030982A1中所公开的。然而，相移也可以通过相位控制环(锁相环或PLL)控制到可预定的值。基于上述的激励方法是DE00102010030982A1的主题。激励信号以及接收信号两者都以频率ω、幅度A和/或相位Φ为特征。相应地，通常确定特定的过程变量时考虑这些变量的变化，例如，容器中介质的预定料位或甚至介质的密度和/或粘度或者通过管道的介质的流量。在用于液体的电子振动限制液位开关中，区别于例如，可振荡单元是否被液体覆盖或者是自由振荡。这两种状态，即自由状态和覆盖状态，在上述情况下，例如，基于不同的共振频率，即频移来加以区分。当可振荡单元被介质覆盖时，密度和/或粘度相应地仅可以用所述测量装置加以确定。例如，DE10050299A1中所述，介质的粘度可以通过电子振动传感器基于频率相位曲线(Φ＝g(ω))来确定。该过程基于可振荡单元对介质粘度的阻尼的依赖性。在这种情况下，粘度越低，频率相位曲线下降得越低。为了消除密度对测量的影响，基于由两个不同的相位值引起的频率变化来确定粘度，即通过相对测量。就此，可以设置两个不同的相位值并确定相关的频率变化，或者移动预定的频带并检测达到至少两个预定的相位值的频率。此外，从DE102007043811A1已知，从本征频率和/或共振频率和/或相位位置的变化确定粘度的变化和/或从相应地存储的可振荡单元的振荡对介质粘度的依赖性确定粘度。同样在所述程序的情况下，必须考虑确定粘度对介质密度的依赖性。从DE10057974A1已知确定和/或监测介质的密度的方法和设备，借助于此，例如粘度的至少一个干扰变量对机械可振荡单元的振荡频率的影响得以确定并相应地得到补偿。此外，在DE102006033819A1中描述了在激励信号和接收信号之间设置可预定相移，在所述情况下，介质粘度的变化对机械可振荡单元的机械振荡的影响可以忽略不计。在这种情况下，密度基本上由公式确定，其中K代表机械可振荡单元的密度灵敏度，f0,vak代表真空中机械振荡的频率，C和A代表机械可振荡单元的线性和二次温度系数，t代表过程温度，f0,med代表介质中的机械振荡的频率，D代表压力系数，及p代表介质的压力。由于对确定的可预定相移的测量与粘度无关的经验假设得出基本限制。在一定的粘度之后，所描述的测量原理不再能够确保密度的精确测量。因此，对于每种介质，必须确定可以进行密度测量的最大允许粘度。为了避免这个问题，从先前未公开的德国专利申请No.102015102834.4中已知一种电子振动传感器及其操作方法，借助于此，密度和/或粘度在扩展的应用领域中可确定。在此提出的分析测量原理考虑了可振荡单元和介质之间的相互作用。传感器在两个不同的可预定相移处操作，且根据响应信号，可以确定过程变量，密度和/或粘度。将德国专利申请No.102015102834.4(US2018031460)通过引用并入本文。
技术实现思路
从现有技术出发，本专利技术的目的是通过电子振动传感器确定密度和/或粘度来扩展应用领域。所述目的通过权利要求1所述的方法的特征以及权利要求8所述的设备的特征来实现。关于所述方法，所述目的通过一种通过电子振动传感器来确定和/或监测容器中的介质的密度和/或粘度的方法来实现。通过电激励信号激励可振荡单元以执行机械振荡，并且机械可振荡单元的机械振荡被接收并转换成电接收信号。所述激励信号从所述接收信号开始产生使得在激励信号和接收信号之间存在至少一个可预定相移，其中，激励信号的频率是根据在可预定相移下的接收信号确定的。此外，根据本专利技术，阻尼和/或依赖于阻尼的变量是从可预定相移处的接收信号确定的，且至少从阻尼和/或依赖于阻尼的变量和从激励信号的频率可以确定介质的密度和/或粘度。所述方法适用于当激励信号和接收信号之间的单个可预定相移被设置的情况。然而，所述方法同样适用于两个或多个可预定相移的情况。特别地，第一和第二相移可以在可预定的时间间隔中交替设置。阻尼D，也称为阻尼程度、阻尼测量或阻尼的莱尔(Lehr)测量，通常描述激励后可振荡系统的行为。这通常是无量纲变量，原则上它指示可振荡系统的能量损耗。与阻尼非常相关的变量是可振荡系统的质量Q，也称为品质因数、Q因子或共振锐度。例如，高质量Q对应弱阻尼D。例如，基于通过数学关系与阻尼D连接的质量Q的对密度和/或粘度的确定，因此同样落入本专利技术的保护范围内。应注意的是，阻尼以及质量两者对于机械振荡领域的技术人员来说通常是已知的变量，因此这里不需要探索其公式和关系。本专利技术的方法提供的优势是，它依赖于分析方法通过电子振动传感器来确定介质的密度和/或粘度。这样，它是一种特别简单的可实施的测量原理。相比之下，德国专利申请No.102015102834.4中描述的涉及设置两个不同相移的方法不再是绝对必要的。本专利技术的方法以及相应的传感器可以独立于介质的粘度而普遍适用。这特别适用于高粘度介质，在所述介质中可振荡单元仍然可以只进行振荡运动。除了应用于各种介质的领域的简化和扩展之外，本专利技术的解决方案的区别还在于有关过程变量、密度和/或粘度的确定的高精度。在有利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用电子振动传感器(1)确定和/或监测容器(2)中的介质(3)的密度(ρ)和/或粘度(η)的方法，其中可振荡单元(4)通过电激励信号(UE)被激励以执行机械振荡，且所述机械可振荡单元(4)的机械振荡被接收并被转换成电接收信号(UR)；其中，从所述接收信号(UR)开始产生所述激励信号(UE)，使得在所述激励信号(UE)和所述接收信号(UR)之间存在至少一个可预定相移

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.12 DE 102016112743.41.一种利用电子振动传感器(1)确定和/或监测容器(2)中的介质(3)的密度(ρ)和/或粘度(η)的方法，其中可振荡单元(4)通过电激励信号(UE)被激励以执行机械振荡，且所述机械可振荡单元(4)的机械振荡被接收并被转换成电接收信号(UR)；其中，从所述接收信号(UR)开始产生所述激励信号(UE)，使得在所述激励信号(UE)和所述接收信号(UR)之间存在至少一个可预定相移其中，所述激励信号(UE)的频率(f)是根据所述可预定相移处的所述接收信号(UR)确定的；其中，阻尼(D)和/或依赖于所述阻尼(D)的变量是根据所述可预定相移处的所述接收信号(UR)确定的；及其中，至少根据所述阻尼(D)和/或依赖于所述阻尼(D)的所述变量以及根据所述激励信号(UE)的所述频率(f)，确定所述介质的所述密度(ρ)和/或所述粘度(η)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，基本上选择+/-90°作为所述可预定相移3.根据至少一项前述权利要求所述的方法，其中，所述介质(2)的所述密度(ρ)和/或粘度(η)的可预定的变化被监测。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述容器(3)中的所述介质(2)的预定料位或限位或第一介质和第二介质(2)之间的限位被监测。5.根据至少一项前述权利要求所述的方法，其中，在参考介质(2)中至少部分地浸没的状态或没有介质(2)时所述可振荡单元(4)通过电激励信号(UE)被激励以执行机械振荡的情况下，确定至少一个参考阻尼(D0)和/或依赖于参考阻尼(D0)的变量。6.根据至少一项前述权利要求所述的方法，其中，为了确定所述密度和/或所述粘度，考虑具有所述可振荡单元(4)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：托比亚斯·布伦加藤纳，曼纽尔·绍特迈斯特，萨沙·德安杰利科，
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