用于确定可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备以及用于操作上述的方法技术

本发明专利技术涉及用于确定可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备(100)，包括：振荡器(10)，其具有至少一个用于输送介质的且可振荡的测量管(14)，该振荡器具有至少一种振荡模式，其本征频率取决于介质的密度；激励器(17)，其用于激励振荡模式；至少一个振荡传感器(18、19)，其用于记录振荡器(10)的振荡；以及操作和评估电路(30)，其被设计为向激振器提供激励信号，获取来自振荡传感器的信号，基于来自振荡传感器的信号确认振荡器的本征频率的当前值以及本征频率的变化，并确定表征介质的密度变化的值，其中该值取决于与本征频率的变化成比例并具有取决于本征频率的归一化的函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备以及用于操作上述的方法
本专利技术涉及一种用于确定可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备以及一种表征多相介质的方法，其中该测量设备具有至少一个可与该介质接触的振荡器，并且具有至少一种振荡模式，其本征频率取决于介质的密度ρ。这种振荡器可包括单个可振荡的测量管或一对或多对输送介质的可振荡测量管。
技术介绍
多相介质可能相当不均匀，尤其是在含气液体的情况下，当气体不是以微气泡的形式溶解在液相中，而是以自由气泡的形式存在于液相中时。自由气泡的存在可能是介质的基本属性，在给定情况下，可能非常感兴趣以定性和/或定量检测。从不均匀介质所流过的测量设备的角度来看，不均匀性表现为密度变化dρ/dt。这些导致振荡器的振荡频率的变化df/dt，其与密度变化dρ/dt相关。因此，对振荡器的振荡频率df/dt的变化的分析提供了一种用于分析密度变化的方法，并且由此提供了一种在给定流量的情况下对介质的不均匀程度的指示。考虑到本专利
中可用的测量设备类型的多样性，对于不同的测量设备类型需要做出很大的努力来达到关于自由气泡发生的可比较的确定。为此，通常需要进行一系列的测量，在这些测量中，在每种情况下向测量设备提供包含自由气泡的介质，并且根据自由气泡的浓度，例如根据气体体积分数或气体空隙率GVF，记录观察到的振荡器的频率变化。然后，实施算法，该算法将观察到的频率变化与介质的不均匀性尤其是其气体体积分数相关。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种测量设备和方法，其能够更简单地实施密度变化的分析，更多地独立于与测量设备的特定形式。本专利技术的目的通过独立权利要求1中限定的测量设备和独立权利要求12中限定的方法来实现。本专利技术的用于确定流动的可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备包括振荡器，该振荡器具有至少一个用于输送介质的测量管，并且具有至少一种振荡模式，其本征频率取决于介质的密度；激励器，用于激励振荡模式；以及至少一个振荡传感器，用于记录振荡器的振荡；以及操作和评估电路，其适于向激振器提供激励信号，记录振荡传感器的信号，基于振荡传感器的信号确认振荡器的本征频率的当前值以及本征频率的变化，并确定表征介质的密度变化的值，其中该值取决于与本征频率的变化成比例并具有取决于本征频率的归一化的函数。通常，可以根据以下公式基于振荡模式的模式特定本征频率fi来确定介质的密度ρ：系数c0,i和c1,i是模式特定系数，优选地针对每种测量设备类型或每种测量设备来确认。系数c0,i受输送介质的测量管的质量的影响，而系数c1,i取决于测量管的模式特定刚度。系数c0,i通常为负。在本专利技术的另一发展中，该函数与本征频率的变化和本征频率的倒数的三次方成比例。在本专利技术的该进一步发展的实施例中，在振荡器的振荡模式属于本征频率的情况下，该函数还与振荡器的模态刚度成比例，尤其是与系数c1,i成比例。在本专利技术的另一发展中，该函数与本征频率的变化和本征频率的倒数成比例。在本专利技术的该进一步发展的实施例中，在振荡模式属于本征频率的情况下，函数与惯性项成比例，该惯性项尤其具有密度和与振荡器的模态有效质量成比例的项的和。该和尤其可以具有ρ+|c0,i|的形式。为该和中的密度选择的可以是，例如，特定介质的典型常数、或平均密度值，该平均密度值尤其是用比用于确认当前密度测量值的时间常数大十倍，尤其是大一百倍的时间常数确定的。测量管或多个测量管在静止位置中可以是直的或弯曲的。弯曲的测量管优选地具有垂直于由其中心线限定的测量管平面的镜面对称性S2或旋转对称性C2。在专利申请DE102017012058.7中公开了一种具有恰好一个弯曲的、可振荡的测量管的振荡器，该测量管具有垂直于测量管平面的镜面对称性S2或C2对称性，该专利申请截止本申请的最早申请日尚未公开。可以激励测量管以不同的模式特定本征频率fi在不同的振荡模式中振荡。从根本上说，可以基于这些本征频率中的任何一个确定在测量管中流动的介质的密度。当例如由于液体介质中的自由气泡而发生频率变化时，本专利技术允许基于频率变化可靠地表征介质，并且实际上与所使用的特定振荡模式无关。在本专利技术的附加实施例中，振荡器包括一对用于输送介质的可振荡的测量管。由于根据本专利技术对频率变化的分析，在这种情况下，也可以发生介质的简单的、独立于频率的表征。在本专利技术的另一实施例中，测量设备包括两个相互独立的振荡器，其在各种情况下都有一对测量管，其中，这两个振荡器对于弯曲振荡期望模式具有不同的期望模式本征频率。在本专利技术的该实施例的情况下，根据本专利技术的用于表征介质的频率变化的分析具有特殊的意义。通常，弯曲的测量管被定向为使得测量管是可倒空的，因此测量管弯曲朝上，其中，尤其是具有两个较长的测量管的第一振荡器布置在具有两个较短的测量管的第二振荡器上方，其中，这两个振荡器的测量管基本平行延伸，并且入口端和出口端被加入歧管中。与针对对应的弯曲振荡期望模式的第二振荡器相比，针对弯曲振荡期望模式的第一振荡器的本征频率更低。在WO2016107694A1中公开了这种测量设备。由于振荡器彼此叠置并且浮力作用于自由气泡，因此与第二谐振器相比，自由气泡可以在第一谐振器的测量管中富集。根据本专利技术的频率变化的分析使得能够可靠地检测第一振荡器中的自由气泡的相对富集，尽管本征频率不同，从而能够获得宝贵的对介质中自由气泡的流动性的指示。在本专利技术的另一实施例中，测量设备包括两个耦合的振荡器，其在各种情况下都具有一对测量管，其中，耦合的振荡器具有相等的相位和相反的相位弯曲振荡期望模式，该模式在各种情况下都具有不同的期望模式本征频率。在专利申请DE102016125615.3中公开了这种测量设备，该专利申请截止本申请的最早提交日期尚未公开。根据本专利技术的频率变化的分析可以在两个期望模式本征频率下执行，并且使得能够独立于频率来表征介质。在本专利技术的进一步发展中，表征介质的值包括用于对介质进行分类的指标。基于入口侧振荡传感器和出口侧振荡传感器之间的相位差，以已知的方式确定介质的质量流量的测量值。例如可以基于激励信号和振荡传感器的信号之间的振幅比，以已知的方式发生确定介质的粘度测量值。在本专利技术的进一步发展中，操作和评估电路适于将评估与密度测量值、质量流量测量值和/或粘度测量值相关联，该评估取决于表征密度变化的值，并且，例如，该评估指示介质的不均匀程度。本专利技术的用于确定，尤其是利用本专利技术的测量设备来确定，可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的方法包括：激励和记录提供有介质的振荡器的至少一种振荡模式的振荡，其中至少一种振荡模式的本征频率取决于介质的密度；确认振荡器的本征频率的当前值的序列以及本征频率的变化；以及确定表征介质的密度变化的值，其中该值取决于与本征频率的变化成比例并具有取决于本征频率的归一化的函数。在本专利技术的方法的进一步发展中，该函数与本征频率的变化和本征频率的倒数的三次方成比例。在本专利技术的该进一步发展的实施例中，在振荡器的振荡模式属于本征本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备(100)，包括：/n振荡器(10)，所述振荡器(10)具有至少一个用于输送所述介质的可振荡的测量管(14)，并且具有至少一种振荡模式，所述至少一种振荡模式的本征频率取决于所述介质的密度；/n激励器(17)，所述激励器(17)用于激励所述振荡模式；/n至少一个振荡传感器(18、19)，所述至少一个振荡传感器(18、19)用于记录所述振荡器(10)的振荡；以及/n操作和评估电路(30)，所述操作和评估电路(30)适于向所述激振器提供激励信号，记录所述振荡传感器的信号，基于所述振荡传感器的所述信号确认所述振荡器的所述本征频率的当前值以及所述本征频率的变化，并且确定表征所述介质的密度变化的值，其中所述值取决于与所述本征频率的变化成比例并具有取决于本征频率的归一化的函数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180518 DE 102018112002.81.一种用于确定可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备(100)，包括：
振荡器(10)，所述振荡器(10)具有至少一个用于输送所述介质的可振荡的测量管(14)，并且具有至少一种振荡模式，所述至少一种振荡模式的本征频率取决于所述介质的密度；
激励器(17)，所述激励器(17)用于激励所述振荡模式；
至少一个振荡传感器(18、19)，所述至少一个振荡传感器(18、19)用于记录所述振荡器(10)的振荡；以及
操作和评估电路(30)，所述操作和评估电路(30)适于向所述激振器提供激励信号，记录所述振荡传感器的信号，基于所述振荡传感器的所述信号确认所述振荡器的所述本征频率的当前值以及所述本征频率的变化，并且确定表征所述介质的密度变化的值，其中所述值取决于与所述本征频率的变化成比例并具有取决于本征频率的归一化的函数。


2.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述函数与所述本征频率的变化和所述本征频率的倒数的三次方成比例。


3.根据权利要求2所述的测量设备，其中，在所述振荡器的所述振荡模式属于所述本征频率的情况下，所述函数另外与所述振荡器的模态刚度成比例。


4.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述函数与所述本征频率的变化以及所述本征频率的倒数成比例。


5.根据权利要求4所述的测量设备，其中，在所述振荡模式属于所述本征频率的情况下，所述函数与惯性项成比例，所述惯性项尤其具有密度和与所述振荡器的模态有效质量成比例的项的和。


6.根据前述权利要求中的一项所述的测量设备，其中，所述测量管是弯曲的并且具有垂直于由其中心线限定的测量管平面的镜面对称性S2或旋转对称性C2。


7.根据权利要求6所述的测量设备，其中，所述操作和评估电路适于激励所述测量管以不同的模式特定频率fi在不同的振荡模式下振荡。


8.根据权利要求5至7中的一项所述的测量设备，其中，所述振荡器具有至少一对用于输送所述介质的可振荡的测量管。


9.根据前述权利要求中的一项所述的测量设备，其中，所述测量设备包括两...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浩，阿尔弗雷德·里德，林遥婴，罗伯特·拉拉，赖因哈德·胡贝尔，
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：瑞士;CH