用于确定介质的至少一个测量变量的方法和装置制造方法及图纸

用于确定和／或监控至少部分气态的介质（７）的至少一个测量变量的方法，利用至少一个机械可振荡单元（１），其被激励执行机械振荡并且其机械振荡被接收和分析。本发明专利技术包括：保存至少一条特征曲线，其对于至少一种气体或混合气体至少描述机械可振荡单元（１）的机械振荡的至少一个特征变量与压力的依赖关系；至少确定机械可振荡单元（１）的机械振荡的特征变量；将确定的特征变量与保存的特征曲线比较；以及根据确定的特征变量与保存的特征曲线的比较，确定介质（７）的测量变量。进一步，本发明专利技术涉及一种用于确定和／或监控测量变量的装置。

【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/或监控至少部分气态的介质的至少 一个测量变量的方法，利用至少一个机械可振荡单元，其被激励执行 机械振荡并且其机械振荡被接收和分析。另外，本专利技术涉及一种用于 确定和/或监控至少部分气态的介质的至少一个测量变量的装置。该装 置包括至少一个机械可振荡单元，其中机械可振荡单元包括至少一 个桨叶，其由具有密度(p)的可预定的材料制成，具有面积(A)的可预定的表面和可预定的厚度(d);和至少一个驱动/接收单元，其激 励机械可振荡单元执行振荡并且接收机械可振荡单元的机械振荡。
技术介绍
为了确定介质的过程变量，现有技术中已知激励机械可振荡单元 (例如振荡叉、单棒或隔膜振荡器)执行机械振荡并检测这些振荡。 在这种情况中，机械振荡的特征显示了对于过程变量的依赖性，从而 由振荡可以得出关于这些变量的结论。如果例如介质是液体并且料位 是待确定或监控的过程变量，那么具有优点的是至少分析振荡频率。 如果可振荡单元自由振荡并且特别是没有被介质覆盖，那么谐振频率 高于介质覆盖振荡器的情况。在松散材料的情况中，振幅相应减小。 于是，振荡传感器最优地适用于确定过程变量。现有技术中已知在液 体以及在松散材料中的应用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是利用尽可能成本低廉且鲁棒的测量方法确定 或监控不同气体或混合气体的测量变量。另一个目的是识别气体或混 合气体而无需化学分析。本专利技术通过一种方法实现该目的，该方法用于确定和/或监控至少 部分气态的介质的至少一个测量变量，利用至少一个机械可振荡单元， 其被激励执行机械振荡并且其机械振荡被接收和分析。本专利技术的方法 包括保存至少一条特征曲线，其对于至少一种气体或混合气体至少 描述机械可振荡单元的机械振荡的至少一个特征变量与压力的依赖关 系；至少确定机械可振荡单元的机械振荡的特征变量；将确定的特征 变量与保存的特征曲线比较；以及根据确定的特征变量与保存的特征 曲线的比较，确定介质的测量变量。于是，在本专利技术的方法中，产生 并保存特征曲线，其对于至少一种气体或混合气体描述机械振荡的特 征变量与主要压力的依赖关系。于是，指示至少一个点，在这里至少 对于气体或对于混合气体的浓度值，为特定的压力分配特征变量的确 定值。由于特征变量是从机械振荡中确定的，所以已知关于气体或混 合气体的情况，就可以推导出压力，或者至少可以指示与某一压力的 偏差。相反，如果已知压力，那么可以推导出气体的存在性或者该气 体/混合气体的浓度。在本专利技术的方法的一个实施例中，介质的压力被确定作为介质的 测量变量，介质是气体或混合气体。在这个方法第一实施例中，已知 气体或混合气体是什么或者给定其浓度。这允许从振荡的特征变量推 导出介质的压力或者气体/混合气体的压力。于是，这个实施例涉及一 种用于确定气体或混合气体的压力的方法。这里， 一种应用例子可能 是天然气管线，己知的气体流经它。本专利技术的方法的一个实施例包括作为介质的测量变量，确定介质内的一种气体的存在性和/或混合气体形式的介质内的一种气体的浓度；至少测量介质压力；将确定的特征变量与保存的特征曲线比较，该曲线描述了特征变量与至少一种气体的压力和/或至少一种混合气体 的至少一个浓度的压力的依赖关系；以及根据确定的特征变量与保存的特征曲线的比较，确定气体和/或混合气体的浓度。这个方法的第二 变型利用了以下事实，即，气体或混合气体在已知压力下特性不同并且也不同地影响机械振荡，从而根据已知压力下的振荡，可以推导出 气体的种类或者气体的存在性或者混合气体的浓度。于是，在这种情 况中，涉及一种用于识别气体和/或用于确定混合气体中的至少一种气 体的浓度的方法。这还需要测量气体的压力。这里， 一种应用例子是 由已知气体或已知混合气体填充的容器。该测量方法允许推导出例如 当过程偏离预定参数时浓度是否改变，或者推导出过程中是否存在泄 漏。以下实施例同样涉及上述两种变型。在本专利技术的方法的一个实施例中，频率被确定作为机械振荡的特 征变量。其它特征变量可以是幅度或者相对于振荡的激励信号的相位。在本专利技术的方法的一个实施例中，测量介质的温度，并且在确定 测量变量中考虑测量的温度。温度通常也影响气体，从而温度的确定 使得测量更精确以及/或者允许在不同温度下的应用。在本专利技术的方法的一个实施例中，将确定的测量变量与至少一个 保存的期望值比较，并且在确定的测量变量偏离保存的期望值的情况 下，生成一个信号。在这个实施例中，通过该方法监控测量变量。本专利技术还通过一种装置实现目的，该装置用于确定和/或监控至少 部分气态的介质的至少一个测量变量。该装置包括至少一个机械可 振荡单元，其中机械可振荡单元包括至少一个桨叶，其由具有密度(p)的可预定的材料制成，该桨叶具有面积(A)的可预定的表面和可预定的厚度(d);和至少一个驱动/接收单元，其激励机械可振荡单元执行振荡并且接收机械可振荡单元的机械振荡。在这种情况中，本专利技术的特征在于，桨叶的厚度(d)和密度(p)之积尽可能小，以及桨叶(2) 的表面(A)尽可能大。振荡叉的振荡频率(FMedium)相对于真空中的 频率(FVacuum)的改变可以如下表达-在这种情况中，PMed,um是介质密度，K是灵敏度常数，其依赖于^ = c, a + c2 振荡单元的具体实施例方式一在这种情况中，因子a是振荡叉的叉齿的宽度，d是叉齿的厚度， p是制造叉齿的材料的密度。可以看出，当K大时，即，当叉齿的厚 度与所用材料的密度之积小且叉齿的宽度尽可能大时，测量灵敏度增 加。换言之，叉齿应当尽可能轻薄。特别是在气体的情况中，灵敏度 尽可能大是至关重要的。反过来，例如与松散材料相比，气体允许使 用可振荡单元，其由于密度较低而鲁棒性较差。在本专利技术的装置的实施例中，桨叶的厚度(d)与密度(P)之积 相对于面积(A)小于0.34g/cm。这意味着，在面积为1 cn^的情况中， 密度与厚度之积小于0.34 g/cm。在本专利技术的装置的一个实施例中，桨叶的厚度(d)小于lcm。在本专利技术的装置的一个实施例中，桨叶的厚度(d)小于lmm。在本专利技术的装置的一个实施例中，桨叶的密度(P)小于8.5g/cm3。 这个值对于很多种钢都成立。在本专利技术的装置的一个实施例中，桨叶基本由陶瓷或玻璃或塑料 制成。这些材料具有低密度但同时牢固耐用。附图说明现在根据附图详细解释本专利技术，附图中 图1是测量装置的示意图； 图2是可振荡单元的截面；图3是对于不同的桨叶厚度，频率变化与压力的关系的图表；和8图4是对于不同气体，类似图3的图表。具体实施例方式图1显示了容器8，混合气体作为介质7填充该容器。气体7由 具有机械可振荡单元1的测量仪表监控或测量。在这种情况中，机械 可振荡单元包括两个固定至隔膜3的叉齿。在隔膜3上连接驱动/接收 单元4，其例如是压电元件。驱动/接收单元4例如被供应交流电压， 这导致其执行机械振荡，该机械振荡通过隔膜3传递至叉齿。由驱动/ 接收单元4检测的机械振荡反过来被转换为交流电压，被分析/调节单 元5分析。由振荡可以确定例如频率、幅度或甚至相位，作为特征变 量。在这种情况中，振荡的特征变量至少依赖于气体的种类和占支配 地位的压力。如果这两个变量已知，那么从测量的特征变量可以确定 剩余变量。这里，提本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定和／或监控至少部分气态的介质（７）的至少一个测量变量的方法，该方法利用至少一个机械可振荡单元（１），其被激励机械振荡并且其机械振荡被接收和分析，　其特征在于，　保存至少一条特征曲线，其对于至少一种气体或混合气体至少描述机械可振荡单元（１）的机械振荡的至少一个特征变量与压力的依赖关系；　至少确定机械可振荡单元（１）的机械振荡的所述特征变量；　将确定的特征变量与保存的特征曲线比较；以及　根据确定的特征变量与保存的特征曲线的比较，确定介质（７）的测量变量。

【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：谢尔盖洛帕京，赫尔穆特普法伊费尔，
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]