在线测量仪表，包括振动型测量变送器，该测量变送器具有至少一个在操作期间由待测介质流过的测量管。激励装置令测量管至少间断地和／或至少部分地横向振荡，并且至少间断地和／或至少部分地围绕虚拟的测量管纵轴扭转振荡，该扭转振荡与横向振荡交替或在时间上叠加。在线测量仪表还包括传感器装置，用于产生相应地代表测量管的振荡的振荡测量信号。受激励装置控制的测量仪表电子器件利用至少一个振荡测量信号和／或利用激励电流，至少部分地生成至少一个测量值，其代表介质的至少一个待测物理测量变量，例如质量流量、密度或粘度。此外，测量仪表电子器件还确定第一中间值和第二中间值，第一中间值对应于激励电流的用于维持测量管横向振荡的横向电流分量和／或对应于测量管的横向振荡衰减，第二中间值对应于激励电流的用于维持测量管扭转振荡的扭转电流分量和／或对应于测量管的扭转振荡衰减。为了高测量精度地生成测量值，还考虑确定两个中间值。这样得到的测量值在两相或多相介质的情况中也具有非常高的精确度。
【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具有振动型测量变送器的在线测量仪表，特别是科里奥利质量流量/密度测量仪表，其用于管道中流动的特别是两相或多相介质，本专利技术还涉及一种用于利用这种测量变送器产生测量值的方法，该测量值代表介质的物理测量变量，例如介质的质量流量、密度和/或粘度。
技术介绍
在过程测量及自动化技术中，为了测量管道中流动的介质的物理参数，例如质量流量、密度和/或粘度，经常使用这种在线测量仪表特别是科里奥利质量流量测量仪表，其利用插入引导介质的管道中且在操作中由介质流经的振动型测量变送器以及与其相连的测量及操作电路在介质中产生反作用力，例如对应于质量流量的科里奥利力、对应于密度的惯性力或对应于粘度的摩擦力等，测量仪表从这些力得到代表介质的质量流量、粘度和/或密度的一个或多个测量信号。这种在线测量仪表具有振动型变送器，它们的操作方式是本领域技术人员已知的并且例如在以下文献中有详细说明WO-A 03/095950、WO-A03/095949、WO-A 03/076880、WO-A 02/37063、WO-A 01/33174、WO-A00/57141、WO-A 99/39164、WO-A 98/07009、WO-A 95/16897、WO-A88/03261、US 2003/0208325、US-B 66 91 583、US-B 66 51 513、US-B65 13 393、US-B 65 05 519、US-A 60 06 609、US-A 58 69 770、US-A 5796 011、US-A 56 02 346、US-A 56 02 345、US-A 55 31 126、US-A 53 01557、US-A 52 53 533、US-A 52 18 873、US-A 50 69 074、US-A 48 76 898、US-A 47 33 569、US-A 46 60 421、US-A 45 24 610、US-A 44 91 025、US-A 41 87 721、EP-A 12 81 938、EP-A 1 001 254或EP-A 553 939。为了引导介质，测量变送器通常包括至少一个测量管，其容纳在例如管状或盒状支持框架中。测量管具有直的管段，在操作期间由电机激励装置令该管段振动，以产生上述反作用力。为了检测特别是入口侧和出口侧的管段振动，测量变送器还具有对管段的运动有所反应的电物理传感器装置。在科里奥利质量流量测量仪表的情况中，管道中流动的介质的质量流量的测量例如是这样实现的允许介质流经插入管道中且在操作中相对于测量管轴线横向振动的测量管，从而在介质中引起科里奥利力。这使得测量管的入口侧和出口侧区域彼此相移地振荡。相移大小用作质量流量的量度。因此，测量管的振荡被利用前述传感器装置的沿测量管彼此分离的两个振荡传感器检测并且被转换为振荡测量信号，由它们彼此的相移而得出质量流量。上述的US-A 41 87 721已经提到，流动介质的瞬时密度通常也可以利用这种在线测量仪表测量，并且实际上基于由传感器装置发送的至少一个振荡测量信号的频率。另外，介质的温度通常也以合适的方式直接测量，例如利用设置在测量管上的温度传感器。此外，已知的直测量管能够激励围绕基本上与测量管纵轴平行或一致的扭转振荡轴线的扭转振荡，从而在流经的介质中产生径向剪切力，从而振荡能量被扭转振荡显著减小并且在介质中消散。这导致振荡的测量管的扭转振荡大大衰减，从而必须额外增加激励电能，以维持扭转振荡。根据维持测量管扭转振荡所所许的激励电能，还可以以本领域技术人员熟知的方式利用测量变送器至少大致地确定介质粘度；参见US-A 45 24 610、US-A 52 53 533、US-A 60 06609或US-B 66 51 513。于是可以假设，在任何情况中，具有振动型测量变送器的现代在线测量仪表，特别是科里奥利质量流量测量仪表还能够测量介质的密度、粘度和/或温度，特别是考虑到这些测量通常可以用于在质量流量测量时补偿由于波动的介质密度和/或介质粘度而引起的测量误差；关于这一点，特别地参见US-B 65 13 393、US-A 60 06609、US-A 56 02 346、WO-A 02/37063、WO-A 99/39164或WO-A00/36379。然而，已经发现在具有测量变送器的在线测量仪表(例如JP-A10-281846、WO-A 03/076880、EP-A 1 291 639、US-B 65 05 519或US-A45 24 610)的使用中，在非均匀介质的情况中，特别是在两相或多相介质的情况中，从测量管的振荡得到的振荡测量信号特别是还有所述的相移都受到可观的波动，尽管单独介质相的粘度和密度以及质量流量实际上是恒定的并且/或者已经被得到合适的考虑，从而如果没有补救措施则这些信号将完全不能用于测量期望的物理参数。这种非均匀介质可以是例如液体，在给料或灌注过程的情况中管道中存在的气体特别是空气不可避免地被引入其中，或者溶解的介质例如二氧化碳从该液体中排出并起泡。潮湿或饱和的蒸汽是这种非均匀介质的另一个例子。关于利用振动型测量变送器测量非均匀介质时出现的问题的原因，要提到例如在测量管管壁上内部单侧附着的或沉积的气泡或固体颗粒以及所谓的“气泡效应”，其中夹带的气泡用作横切于测量管纵轴积累的液体部分体积的流动体。尽管在WO-A 03/076880中提出了在实际流量测量之前的流动或介质调节以减少与两相或多相介质相关的测量误差，但是例如JP-A10-281846和US-B 65 05 519都记载了分析精确测量的实际介质密度和在操作期间利用科里奥利质量流量测量仪表确定的表观介质密度之间的差，校正振荡测量信号所涉及的流量测量，特别是质量流量测量。特别地，为此建议了振荡测量信号的预训练的，有时甚至是自适应的分类器。分类器可以构造为例如Kohonen映射或神经网络的形式，并且可以基于操作期间测量的若干参数特别是质量流量和密度以及由此得到的其它特性，或者通过使用包含一个或多个振荡周期的振荡测量信号的间隔，来执行校正。使用这种分类器与现有的科里奥利质量流量计/密度计相比，例如具有对测量变送器几乎无需改变的优点，这里，改变涉及机械结构、激励装置或者驱动它的操作电路，它们都特别地匹配特定应用。然而，这种分类器的一个显著缺点是，与现有科里奥利质量流量计相比，在产生测量值的区域中需要相当大的改变，尤其是使用的模数转换器以及微处理器。实际上，正如在US-B 65 05519中所公开的，例如在约80Hz振荡频率的振荡测量信号的数字化中，这种信号分析需要约55kHz或更高的采样率，以达到足够的精度。换言之，必须使用远远大于600∶1的采样率采样振荡测量信号。除此之外，在数字测量电路中存储和执行的固件相应地变得复杂。这种分类器的另一个缺点是，对于测量变送器操作期间实际存在的测量条件，必须训练和相应地确认特别是对于安装位置、待测介质以及它通常变化的特性或者其它影响测量精度的因素。由于所有这些因素的交互作用的高度复杂性，训练及其确认通常只能在线进行并且对于每一测量变送器单独进行，这引起测量变送器启动花费升高。另外，已经发现，这种分类算法一方面由于高度复杂另一方面由于通常本文档来自技高网...
【技术保护点】
在线测量仪表，特别是科里奥利质量流量／密度测量仪表和／或粘度测量仪表，用于测量管道中流动的特别是两相或多相介质的至少一个物理测量变量ｘ，特别是质量流量ｍ、密度ρ和／或粘度η，该在线测量仪表包括振动型测量变送器（１）和与该测量变送器电耦合的测量仪表电子器件（２），其中测量变送器（１）具有：至少一个测量管（１０），其插入管道，特别是基本为直的并且用于引导待测介质，该测量管与连接的管道相通；作用于测量管（１０）的激励装置（４０），用于使至少一个测量管（１０）振动，激励装置令测量管（１０）在操作期间至少间断地和／或至少部分地横向振荡，特别是弯曲振荡，并且激励装置令测量管（１０）在操作期间至少间断地和／或至少部分地执行扭转振荡，特别是与横向振荡交替的或者与其在时间上叠加的扭转振荡，该扭转振荡围绕与测量管（１０）基本对齐的特别是作为测量管（１０）的惯性主轴构成的测量管纵轴；以及传感器装置（５０），用于检测至少一个测量管（１０）的振动，其发送至少一个代表测量管（１０）的振荡的振荡测量信号（ｓ↓［１］，ｓ↓［２］），其中，测量仪表电子器件（２）至少间断地发送驱动激励装置（４０）的激励电流（ｉ↓［ｅｘｃ］），测量仪表电子器件（２）还确定第一中间值（Ｘ↓［１］）和第二中间值（Ｘ↓［２］），第一中间值对应于激励电流（ｉ↓［ｅｘｃ］）的用于维持测量管（１０）横向振荡的横向电流分量（ｉ↓［ｅｘｃＬ］）和／或对应于测量管（１０）的横向振荡衰减；第二中间值对应于激励电流（ｉ↓［ｅｘｃ］）的用于维持测量管（１０）扭转振荡的扭转电流分量（ｉ↓［ｅｘｃＴ］）和／或对应于测量管（１０）的扭转振荡衰减，并且测量仪表电子器件（２）利用至少一个振荡测量信号（ｓ↓［１］，ｓ↓［２］）和／或利用激励电流（ｉ↓［ｅｘｃ］）并且使用第一及第二中间值（Ｘ↓［１］，Ｘ↓［２］），至少间断地生成至少一个测量值（Ｘ↓［ｘ］），其代表至少一个待测物理测量变量，特别是介质的质量流量ｍ、密度ρ或粘度η。...
【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：阿尔弗雷德里德，迈克尔富克斯，沃尔夫冈德拉赫姆，伊布伊京，汉斯约尔格斯普里希，萨穆尔维斯，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]
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