电子振动传感器的电子系统的至少一个部件的相移的补偿技术方案

本发明专利技术涉及一种补偿装置(7)，其用于由电子振动传感器(1)的电子系统单元(6)的至少一个部件(8a、8b、17a和17b)引起的至少一个相移(Δφtest1，Δφtest2)的补偿，其中电子振动传感器(1)具有至少一个电机转换器单元(5)。补偿装置(7)至少包括：桥接单元(11)，其用于至少电机转换器单元(5)的电气地桥接；信号产生单元(14)，其用于产生以具有第一可选择频率(f1)的电交变信号的形式的至少一个第一测试激励信号(Δφtest1)；相位检测单元(15)，其用于确定测试激励信号(UAtest1)和至少一个第一测试接收信号(UEtest1)之间的至少一个现有第一相移(Δφtest1)，第一测试接收信号通过至少桥接单元(11)和电子系统单元(6)的至少一个部件(8a、8b、17a和17b)；以及，计算机单元(16)，其从第一相移(Δφtest1)确定相位补偿指令(σ)。以这种方式，补偿单元(7)被配置为传递相位补偿指令(σ)到电子振动传感器(1)的电子系统单元(6)的相位调整单元(9)。本发明专利技术还涉及一种具有相应补偿单元(7)的电子振动传感器(1)，以及一种用于操作相应的电子振动传感器(1)的方法。

Compensation for phase shift of at least one component of an electronic system of an electronic vibration sensor

The invention relates to a compensation device (7) for at least one phase shift (phitest1, phitest2) caused by at least one component (8a, 8b, 17a and 17b) of the electronic system unit (6) of the electronic vibration sensor (1), in which the electronic vibration sensor (1) has at least one motor converter unit (5). \u8865\u507f\u88c5\u7f6e(7)\u81f3\u5c11\u5305\u62ec\uff1a\u6865\u63a5\u5355\u5143(11)\uff0c\u5176\u7528\u4e8e\u81f3\u5c11\u7535\u673a\u8f6c\u6362\u5668\u5355\u5143(5)\u7684\u7535\u6c14\u5730\u6865\u63a5\uff1b\u4fe1\u53f7\u4ea7\u751f\u5355\u5143(14)\uff0c\u5176\u7528\u4e8e\u4ea7\u751f\u4ee5\u5177\u6709\u7b2c\u4e00\u53ef\u9009\u62e9\u9891\u7387(f1)\u7684\u7535\u4ea4\u53d8\u4fe1\u53f7\u7684\u5f62\u5f0f\u7684\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u7b2c\u4e00\u6d4b\u8bd5\u6fc0\u52b1\u4fe1\u53f7(\u0394\u03c6test1)\uff1b\u76f8\u4f4d\u68c0\u6d4b\u5355\u5143(15)\uff0c\u5176\u7528\u4e8e\u786e\u5b9a\u6d4b\u8bd5\u6fc0\u52b1\u4fe1\u53f7(UAtest1)\u548c\u81f3\u5c11\u4e00\u4e2a\u7b2c A test received signal (UEtest1) is at least one of the existing first phase shifts (phitest1), the first test received signal is determined by at least one component (8a, 8b, 17a and 17b) of the bridge unit (11) and the electronic system unit (6), and the computer unit (16) which determines the phase compensation instruction (_) from the first phase shift (phitest1). In this way, the compensation unit (7) is configured to transmit a phase compensation instruction (_) to the phase adjustment unit (9) of the electronic system unit (6) of the electronic vibration sensor (1). The invention also relates to an electronic vibration sensor (1) with a corresponding compensation unit (7) and a method for operating the corresponding electronic vibration sensor (1).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子振动传感器的电子系统的至少一个部件的相移的补偿
本专利技术涉及一种用于补偿由电子振动传感器的电子系统单元的至少一个部件引起的至少一个相移的补偿装置、一种具有相应补偿装置的用于确定和/或监测介质的至少一个过程变量的电子振动传感器、和一种用于操作相应电子振动传感器的方法。
技术介绍
电子振动传感器经常用于过程和/或自动化技术。在料位测量装置的情况下，它们具有至少一个机械可振荡单元，诸如音叉、单杆或膜。在操作期间，后者通过驱动/接收单元被激励以机械振荡，该驱动/接收单元经常以机电换能器单元的形式，反过来其能够是例如压电驱动器或电磁驱动器。然而，在流量计的情况下，机械可振荡单元也能够被设计为，诸如在根据科里奥利原理操作的测量装置中，相应的介质通过其流动的可振荡的管。对应的各种各样的现场装置由申请人以各种各样的方式产生，并且在料位测量装置的情况下，以例如LIQUIPHANT和SOLIPHANT的名称来分销。原则上，基本测量原理从众多出版物中已知。驱动/接收单元借助于电激励信号激励机械可振荡单元以机械振荡。相反地，驱动/接收单元能够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。因此，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，借助于其，可产生机械可振荡单元的激励以机械振荡。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，振荡电路中的所有放大的总和或放大系数≥1且在振荡电路中产生的所有相位成为360°的倍数。为了激励电子振动传感器，并且与此同时满足振荡电路条件，必须确保激励信号和接收信号之间的一定相移。因此，经常调整可可预先确定的相移值，即激励信号和接收信号之间的相移目标值。为此目的，从现有技术中已知最多样化的解决方案，包括模拟和数字方法两者。例如，使用合适的滤波器频繁地调整可预先确定的相移，或者通过控制回路将相应的现有相移调整到可预先确定的相移-目标值。在这方面，DE102006034105A1公开了可调移相器的使用。相反，在DE102007013557A1中描述了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。然而，根据DE102005015547A1，使用全通滤波器。诸如在DE102009026685A1、DE102009028022A1和DE102010030982A1中公开的借助于所谓的频率扫描，或者如在DE102010030982A1中所述的借助于锁相环(PLL)，基于接收信号的相应现有频率的激励信号和接收信号之间的相移的调整也是可能的。原则上，在电子振动传感器的情况下，激励信号和接收信号的特征都在于它们的频率f、幅度A和/或相位φ.。因此，诸如预定料位、流速、密度和/或粘度的这些变量的变化通常用于确定相应的过程变量。例如，在用于液体的电子振动限制液位开关的情况下，对于可振荡单元是否被液体覆盖或者是自由振荡进行区分。这两种状态，即自由状态和覆盖状态，在激励信号和接收信号之间存在可预先确定的相移的情况下，例如，基于不同的共振频率，即频移来加以区分。另一方面，仅当可振荡单元被介质覆盖时，才能够用这种测量装置确定密度和/或粘度。例如，从文献DE10057974A1、DE102006033819A1、DE10050299A1和DE102007043811A1中，已知适用于确定密度和/或粘度的电子振动传感器和相应的测量原理。无论是否要确定料位、密度或粘度，必须调整激励信号和接收信号之间的可预先确定的相移，其中相应测量装置的测量精度基本上取决于相移的调整精度。这对于在确定粘度和/或密度的情况下，其可靠的确定需要约1°的相位调整精度，尤其如此。然而，由于基于频率的激励和信号评估，在电子振动传感器的相应过程变量的确定和/或监测的持续操作期间，由于各种干扰影响，诸如例如，外部振动(诸如，泵或超声波浴的振动)，可能出现问题。这些干扰影响，特别地在可预先确定的相移的调整精度方面存在问题，然后对相应的电子振动传感器的测量精度具有不利影响。为了避免由于相应的干扰影响而降低的测量精度或测量性能，DE102012101667A1提出在存在作为外部振动的频率和/或幅度的函数的至少一个外部振动的情况下，配置控制/评估单元，以使得接收信号基本上不受外部振动的干扰和/或抑制外部振动的至少一个频率的方式，来控制振荡激励。从DE102014119061A1中已知一种对这种-特别地，机械的-干扰影响特别不敏感的电子振动传感器。该传感器的电子系统单元包括至少一个自适应滤波器，并且被设计成适当地调整滤波器特性，以使得在激励信号和接收信号之间发生可预先确定的目标相移的方式，描述滤波器的特性。以下完整地参考该文献。关于可预先确定的相移的调整精度的另一个重要方面是分别用于电子振动传感器的生产的-特别是电子-部件。即，分别存在于由相位的总和引起的激励信号和接收信号之间的特定时间点的相移是分别由所使用的部件-特别地电子系统单元的部件引起的。由于这些部件本身，除其他外，依赖于各种过程参数，诸如，温度或压力，因此它们不一定随时间不变。为了解决这个问题，先前未公开的参考号为102015112421.1的德国专利申请引入了一种具有相位校正单元的电子振动传感器，该相位校正单元根据取决于至少一个过程参数的传感器的至少一个部件的至少一个特征变量确定相位校正值，并根据相位校正值调整激励信号和接收信号之间的可预先确定的相移。以下也参考该文献的全部内容。确实，除了上述干扰影响和由过程参数引起的影响之外，由单独部件引起的相移本身原则上受到一定的公差，这能够对电子振动传感器的测量精度导致不利影响。为了考虑这个方面，在适用的情况下，对每个单独的传感器执行复杂的校准。
技术实现思路
从这个问题出发，本专利技术是基于提供一种尽可能高的测量精度的电子振动传感器的目的。该目的通过根据权利要求1的用于电子振动传感器的补偿装置、根据权利要求9的电子振动传感器，以及根据权利要求14的用于操作电子振动传感器的方法来实现。关于补偿装置，本专利技术用补偿装置实现了潜在目的，该补偿装置用于补偿由电子振动传感器的电子系统单元的至少一个部件引起的至少一个相移，其中电子振动传感器具有至少一个机电转换器单元。该补偿装置至少包括：-桥接单元，用于电气地桥接至少机电转换器单元；-信号产生单元，用于产生以具有第一可选频率的电交变信号的形式的至少一个第一测试激励信号；-相位检测单元，用于确定测试激励信号和至少一个第一测试接收信号之间的至少一个现有第一相移，该第一测试接收信号通过至少桥接单元和电子系统单元的至少一个部件；以及-计算机单元，其至少根据第一相移确定相位补偿指令。补偿单元被配置为将相位补偿指令传送到电子振动传感器的电子系统单元的相位调整单元。因此，补偿装置用于至少校正或补偿电子振动传感器的至少一个部件的相移。借助于补偿装置确定由至少一个部件引起的相移，并且由此计算相位补偿指令，该指令被传送到电子系统单元。然后，电子系统单元在调整可预先确定的相移时考虑相位补偿指令。可以设想，补偿装置被设计成使得它在每种情况下相继地确定由各个部件或部件组引起的相移，然后根据各个部件或部件组的各个值或各个相移的总和来确定相位本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种补偿装置(7)，所述补偿装置(7)用于补偿由电子振动传感器(1)的电子系统单元(6)的至少一个部件(8a、8b、17a和17b)引起的至少一个相移(Δφtest1，Δφtest2)，其中，所述电子振动传感器(1)具有至少一个机电转换器单元(5)，其中所述补偿装置(7)至少包括：‑桥接单元(11)，所述桥接单元(11)用于电气地桥接至少所述机电转换器单元(5)；‑信号产生单元(14)，所述信号产生单元(14)用于产生以具有第一可选频率(f1)的电交变信号的形式的至少一个第一测试激励信号(UAtest1)；‑相位检测单元(15)，所述相位检测单元(15)用于确定所述测试激励信号(UAtest1)和至少一个第一测试接收信号(UEtest1)之间的至少一个现有的第一相移(Δφtest1)，所述第一测试接收信号通过至少所述桥接单元(11)和所述电子系统单元(6)的所述至少一个部件(8a、8b、17a和17b)；以及‑计算机单元(16)，所述计算机单元(16)至少根据所述第一相移(Δφtest1)确定相位补偿指令(σ)；其中，所述补偿单元(7)被配置为将所述相位补偿指令(σ)传送到所述电子振动传感器(1)的所述电子系统单元(6)的相位调整单元(9)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.13 DE 102016117194.81.一种补偿装置(7)，所述补偿装置(7)用于补偿由电子振动传感器(1)的电子系统单元(6)的至少一个部件(8a、8b、17a和17b)引起的至少一个相移(Δφtest1，Δφtest2)，其中，所述电子振动传感器(1)具有至少一个机电转换器单元(5)，其中所述补偿装置(7)至少包括：-桥接单元(11)，所述桥接单元(11)用于电气地桥接至少所述机电转换器单元(5)；-信号产生单元(14)，所述信号产生单元(14)用于产生以具有第一可选频率(f1)的电交变信号的形式的至少一个第一测试激励信号(UAtest1)；-相位检测单元(15)，所述相位检测单元(15)用于确定所述测试激励信号(UAtest1)和至少一个第一测试接收信号(UEtest1)之间的至少一个现有的第一相移(Δφtest1)，所述第一测试接收信号通过至少所述桥接单元(11)和所述电子系统单元(6)的所述至少一个部件(8a、8b、17a和17b)；以及-计算机单元(16)，所述计算机单元(16)至少根据所述第一相移(Δφtest1)确定相位补偿指令(σ)；其中，所述补偿单元(7)被配置为将所述相位补偿指令(σ)传送到所述电子振动传感器(1)的所述电子系统单元(6)的相位调整单元(9)。2.根据权利要求1所述的补偿装置(7)，其中所述补偿装置(7)可拆卸地可连接到所述电子传感器(1)的所述电子系统单元(6)。3.根据权利要求1或2所述的补偿装置(7)，其中所述桥接单元(11)包括至少与所述机电转换器单元(5)并联连接的桥接支路(12)。4.根据权利要求3所述的补偿装置(7)，其中所述桥接支路(12)包括至少一个电容器(13)、线圈或电阻器。5.根据前述权利要求中至少一项所述的补偿装置(7)，其中所述信号发生单元(14)是用于产生可变频率信号的单元，特别地，是受控振荡器。6.根据前述权利要求中至少一项所述的补偿装置(7)，具有至少一个滤波器(18a、18b)，特别地，自适应滤波器，特别地，带通滤波器或谐振器滤波器。7.根据前述权利要求中至少一项所述的补偿装置(7)，包括相位校正单元(19)。8.根据前述权利要求中至少一项所述的补偿装置(7)，其中，所述至少一个部件(8a、8b、17a和17b)是模拟输入级(8b)或模拟输出级(8a)，例如，运算放大器——特别地，电荷放大器——阻抗转换器，或者滤波器——特别地，抗混叠滤波器——或者其中所述至少一个部件是所述电子振动传感器(1)的模数转换器(17b)、数模转换器(17a)、晶体管级或模拟开关。9.一种用于确定容器(3)中的介质(2)的至少一个过程变量的电子振动传感器(1)，所述电子振动传感器(1)至少包括机电转换器单元(5)和电子系统单元(6)，其中所述电子系统单元(6)具有根据前述权利要求中至少一项所述的补偿装置(7)，并且其中所述电子系统单元(6)被设计成根据接收信号(UE)产生激励信号(UA)，-借助于所述电子系统单元...

【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，罗穆亚尔德·吉拉尔迪，
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