用于确定和/或监控介质的过程变量的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定和／或监控介质的至少一个过程变量的装置，其包括传感器单元（１）、反馈电子器件（２）和辅助电子器件（３）。传感器单元（１）、反馈电子器件（２）和辅助电子器件（３）形成第一振荡电路（１０），其以至少一个谐振频率（ω↓［１］）和／或以至少一个谐振频率范围内的谐振频率（ω↓［ｒｅｓ］）振荡。反馈电子器件（２）和辅助电子器件（３）形成第二振荡电路（２０），其以与第一振荡电路（１０）的谐振频率（ω↓［ｒｅｓ］，ω↓［１］）不同的谐振频率（ω↓［Ｋａｂｅｌｂｒｕｃｈ］）振荡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于确定和/或监控介质的至少一个过程变量的装置。过程变量例如是介质的料位、密度、粘度或流量。介质可以是液体或松散材料。
技术介绍
受让人以商标LIQUIPHANT和SOLIPHANT制造并销售流量测量仪表。利用具有机械可振荡单元(例如振荡叉)的传感器单元确定料位，其中机械可振荡单元被通过压电换能器而激励振荡。例如激励的幅度或频率依赖于可振荡单元是否自由振荡，或者它是否被介质覆盖。通过这种依赖关系，可以例如确定流量。压电换能器还用于接收机械振荡，机械振荡然后被转换为交流电压。这个交变电压作为可振荡单元的信号，被通过合适的连接馈送至反馈电子器件，在那里信号被放大、同时被分析并被再次馈送回传感器单元。从来自传感器单元的信号的频率、幅度或相位，可以推导出介质的料位。然而，还可以确定介质的粘度(参见PCT申请WO 02/31471A2)。在电子振动中，即，在使用机械振荡单元的过程中，通常要区分状态“传感器被覆盖”和“传感器自由”。如果传感器单元和反馈电子器件之间的连接中断，即如果反馈电子器件和传感器单元(通常是压电换能器)之间的至少一个电连接中断，那么这种限位开关(用于指示是否已经达到极限料位的测量仪表)通常独立于它们是否接触介质而报告“被覆盖”。这种中断例如可能是当电缆或连接位置由于振动而困难或者断开时发生。这种中断还可以源自制造误差或缺陷，从而连接在测量仪表操作器件由于振动而分开。下面通常将这种中断称为“电缆故障”。专利DE 100 23 305 C2公开了一种用于识别这种电缆故障的方法，其中利用以下事实压电换能器也用作电容器，从而具有一定的电容。基于此，在激励振荡期间测量在到压电换能器的电线之间的电容或与其成比例的变量。如果电容低于预定的期望值，那么发出干扰报告。这种方法的缺点是需要附加的电路，其产生必须被分析的附加的测量值。除了振荡的频率和/或幅度之外，还分析电容。除此之外，这个附加的测量值没有提供任何关于介质的附加信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是以尽可能小的花费识别在传感器单元和反馈电子器件之间的电缆故障，并且将其与传感器的其它状态可区分地表征。本专利技术通过一种用于确定和/或监控介质的至少一个过程变量的装置实现该目的，该装置包括传感器单元、反馈电子器件和辅助电子器件。传感器单元、反馈电子器件和辅助电子器件形成第一振荡电路，其以至少一个谐振频率(ω1)和/或以至少一个谐振频率范围内的谐振频率(ωres)振荡。反馈电子器件和辅助电子器件形成第二振荡电路，其以与第一振荡电路的谐振频率(ωres，ω1)不同的谐振频率(ωKabelbruch)振荡。令频率ωres、ω1、ωKabelbruch或与其相关联的频率范围彼此充分不同。在任何情况中，ωKabelbruch都必须不同于频率或频率范围ωres和ω1。于是，本专利技术涉及所有测量系统，其确定至少一个过程变量，例如流量，其中传感器单元直接或间接接触介质。在这种情况中，可以从谐振频率(通常在液体的情况中)或者从恒定频率下的振幅(特别是在固体的情况中)推导出过程变量(参见上面提到的申请WO02/31471 A2)。于是，可以涉及例如上面提到的振荡叉；然而，还可以涉及根据科里奥利原理的流量测量。本专利技术的思想是引入辅助电子器件，其用于在装置或测量仪表正常操作期间有两个不同频率/频率范围的情况中，定义第三振荡频率，由该第三频率的发生可以推导出已经发生了电缆故障，即，传感器单元不再与测量仪表电子器件的其它电子器件正确连接。在振荡叉的情况中，例如在正常操作中，谐振频率ωres处于一个频率范围之内。这考虑到由于制造技术中的偏差，全部叉并不具有相同的机械谐振频率。另外，这个频率范围还包括由于自由和覆盖状态引起的频率。除此之外，不同的频率还来自不同的介质密度和粘度。另外，有所谓的断裂频率ω1例如由于介质(例如，液体中的固体颗粒)或者由于机械破坏而可能使得传感器单元不再能够机械振荡。例如，叉齿可能折断，或者固体颗粒粘附在叉齿之间。在这种情况中，在第一振荡电路中仅仅保留一个电反馈；可振荡单元不再通过其机械特性影响振荡电路。为了指示这种情况，系统跳转至所述的限定的断裂频率ω1。于是，对于振荡叉预定频带和单独频率。或者，通常，第一振荡电路可以以不同频率振荡，由该不同频率推导过程变量，或者其代表其它限定状态，例如振荡的中断。在固体颗粒或松散材料的检测中，通常仅有一个频率(ωres)位于频带内。然而，在这些测量仪表的情况中，频率不由于接触介质而改变。于是，本专利技术的测量仪表要被理解为基本上由以下三个单元构成的振荡电路反馈电子器件、传感器电子器件和辅助电子器件。反馈电子器件还用于确定过程变量，其中例如通过该过程变量可以确定并分析所检测的振荡的增益、频率或相位。如果所有连接都正常工作，那么例如振荡以预定频带范围中的谐振频率ωres出现，或者在传感器单元的机械损伤的情况中系统以断裂频率ω1振荡。在这种情况中，频率依赖于三个单元的构造。现在，单元这样连接在一起，使得在反馈电子器件和传感器单元之间电缆故障的情况中，反馈电子器件和辅助电子器件形成第二振荡电路。这个第二振荡电路以额外的谐振频率ωKabelbruch振荡，该频率指示电缆故障。于是，通过本专利技术，实际上提供了第三谐振频率(如果对于正常情况仅提供一个谐振频率ωres，那么它是辅助电子器件引起的第二谐振频率)，第三谐振频率的存在是电缆故障的表示。于是，存在来自正常操作的频率(固体)或频率范围(液体)。另外，对于其中不可能有机械振荡的状态，存在一个频率。并且，通过本专利技术，提供额外的频率，其指示电缆故障的情况。在本专利技术的装置的一个构造中，传感器单元和辅助电子器件并联连接，并且与反馈电子器件串联连接。通过这个构造，很容易地实现了提供第一和第二振荡电路，其中当与传感器单元的连接中断时，得到第二振荡电路。在本专利技术的装置的一个优选实施例中，第一振荡电路的增益在谐振频率范围中或者在第一振荡电路的谐振频率(ωres，ω1)中比在第二振荡电路的谐振频率(ωKabelbruch)的范围中的大。这个实施例的优点在于，以这种方法，防止了装置及测量仪表的整体性能受到辅助电子器件的不利影响。原理上，第一振荡电路可以以三个谐振频率中的任一个或者频率范围中的频率振荡。在具体的情况中，可以选择对于正常操作的谐振频率(ωres)和电缆故障频率(ωKabelbruch)，并且可以选择断裂频率(ω1)和电缆故障频率(ωKabelbruch)。频率ωres和频率ω1之间的选择是通过传感器单元的机械状态确定的。于是，对于上述配对有三种可能的频率。然而，尽管在对于第一振荡电路实际感兴趣的频率(ωres，ω1)处，第一振荡单路的(电路)增益(增益由三个单元的增益组成)优选地显著大于在第二振荡电路的谐振频率(ωKabelbruch)处，这个谐振频率(ωKabelbruch)在正常操作中很少会出现。于是，对于实际应用的条件是，这个谐振频率在正常操作期间应当尽可能不出现。作为对此的替代或补充，在一个实施例中，在第一振荡电路中发生的相位的总和基本上是2π的整数倍，并且在第二振荡电路中发生的相位的总和与2π的整数倍不同，其与2π的整数倍之间的差使得第二振荡电路可振荡。于是，如果传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定和／或监控介质的至少一个过程变量的装置，包括传感器单元（１）；反馈电子器件（２）；和辅助电子器件（３）；其中传感器单元（１）、反馈电子器件（２）和辅助电子器件（３）形成第一振荡电路（１０）；其中第一振荡电路（１０）以至少一个谐振频率（ω↓［１］）和／或以至少一个谐振频率范围内的谐振频率（ω↓［ｒｅｓ］）振荡；其中反馈电子器件（２）和辅助电子器件（３）形成第二振荡电路（２０）；其中第二振荡电路（２０）以与第一振荡电路（１０）的谐振频率（ω↓［ｒｅｓ］，ω↓［１］）不同的谐振频率（ω↓［Ｋａｂｅｌｂｒｕｃｈ］）振荡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈布鲁钦，萨沙德安热利科，
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：DE[德国]