监视振动传感器的状态制造技术

本发明专利技术涉及一种用于监视线圈(17)的状态的方法，该线圈(17)是用于确定容器(5)中的介质(4)的至少一个过程变量的设备(1)的一部分，该方法包括以下方法步骤：将电激励信号(A)施加到线圈(17)并且从线圈(17)接收电接收信号(U)，确定在第一可预定义的测量时间(t1)接收信号(U)的第一值(U1)，将在第一测量时间(t1)接收信号(U)的第一值(U1)与参考值(U

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监视振动传感器的状态


[0001]本专利技术涉及一种用于监视线圈状态的方法，该线圈是用于确定容器中介质的至少一个过程变量的设备的一部分，并且本专利技术涉及一种被设计用于实施根据本专利技术的方法的设备。该设备是振动传感器。该设备包括具有机械振动能力的单元、驱动/接收单元和电子单元。过程变量例如由填充水平——尤其是极限水平、介质的体积流量，或者也由其密度或粘度给出。例如，介质位于接受器中，例如容器、罐或管道中。介质本身例如由液体、气体或散装材料给出。

技术介绍

[0002]振动传感器通常用于过程和/或自动化工程。在填充水平测量设备的情况下，它们具有至少一个具有机械振动能力的单元，例如摆叉、单杆或膜。在运行期间，它通过驱动/接收单元被激励成机械振动，该驱动/接收单元通常以机电换能器单元的形式，其进而能够是例如压电驱动器或电磁驱动器。申请人生产了多种对应的现场设备，并且将其例如以名称LIQUIPHANT或SOLIPHANT分发。原则上从许多出版物中已知基本的测量原理。驱动/接收单元通过电激励信号将具有机械振动能力的单元激励为机械振动。相反，驱动/接收单元能够接收具有机械振动能力的单元的机械振动并且将其转换成电接收信号。相应地，驱动/接收单元或者是单独的驱动单元和单独的接收单元，或者是组合的驱动/接收单元。
[0003]在许多情况下，驱动/接收单元由此是反馈电谐振电路的一部分，通过该电路将具有机械振动能力的单元激励成机械振动。例如，对于谐振振动，必须满足根据其放大因数≥1并且谐振电路中出现的所有相位结果为360
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的倍数的谐振电路条件。为了激励和满足谐振电路条件，必须确保激励信号与接收信号之间的定义相移。因此，频繁地设置相移的可指定值，即激励信号与接收信号之间的相移的目标值。为此目的，从例如在以下文献中所述的现有技术已知各种解决方案，包括模拟方法和数字方法：DE102006034105A1、DE102007013557A1、DE102005015547A1、DE102009026685A1、DE102009028022A1、DE102010030982A1或DE00102010030982A1。
[0004]激励信号和接收信号都由它们的频率ω、幅度A和/或相位Φ来表征。因此，这些变量的变化通常用于确定相应的过程变量。例如，过程变量能够是填充水平、指定的填充水平或介质的密度或粘度、以及流量。例如，在用于液体的振动式水平开关的情况下，区分具有振动能力的单元是被液体覆盖还是自由振动。例如，基于不同的谐振频率，即基于频移来区分这两个状态，自由状态和覆盖状态。
[0005]如果具有振动能力的单元被介质覆盖，则密度和/或粘度进而只能用这种测量设备确定。关于密度和/或粘度的确定，从现有技术中同样已知不同的可能性，例如在文献DE10050299A1、DE102007043811A1、DE10057974A1、DE102006033819A1、DE102015102834A1或DE102016112743A1中公开的那些。
[0006]压电和/或电磁驱动/接收单元尤其用于驱动/接收单元本身。给定基于压电效应的驱动/接收单元，通常能够实现比较高的效率。然而，它们仅在有条件的情况下适合在高
温下使用，特别是在300℃以上的温度下。在此上下文中通过电磁驱动/接收单元提供替代方案，例如如在出版物WO2007/113011、WO2007/114950A1、DE102015104533A1、DE102016112308A1中所描述的。在这里，电能到机械能的转换分别经由磁场进行。因此，所描述的换能器单元通常包括至少一个线圈和一个永磁体。通过线圈生成穿过磁体的交变磁场，并且经由磁体将周期性的力传递到可振动单元。这种驱动/接收单元能够根据所使用的材料用于例如在
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200℃和500℃之间的温度范围。
[0007]为了确保振动传感器的可靠工作，从现有技术已知多种用于诊断振动传感器的可能故障的方法。状态监视或诊断的可能性非常重要，特别是在安全关键应用的情况下，例如在装有易燃液体的容器中使用极限水平开关。根据具体应用，相应的测量设备必须满足不同的安全要求。在这方面，例如，所谓的SIL标准(SIL代表安全完整性水平)已根据IEC61508标准规范而广为人知，该规范区分了四个不同的水平以指定安全功能的安全完整性要求。原则上，安全要求水平是取决于潜在的危险的相应系统或测量设备的可靠性的量度。例如，通常提供用于确保安全完整性的定义水平的安全功能是通过紧急关停或关闭过热设备来提供的。
[0008]例如，调查单个组件的故障行为以建立安全完整性水平。此外，检查冗余结构的存在以及安全与不安全或危险的错误之间的关系。根据这样的考虑，然后能够确定总故障率，使用该总故障率将相应的安全完整性水平与相应的系统或测量设备相关联。
[0009]DE102004027397A1描述了一种用于检测振动传感器中的电缆断裂的可能性。从文档DE10014724A1和DE102009045204A1中已知用于检测具有振动能量的单元的区域中的涂层的诊断选项。然而，在各种实施例中也提出了在振动传感器的驱动/接收单元的区域中的诊断，例如在DE102008032887A1中描述的压电驱动/接收单元的诊断。关于电磁驱动/接收单元，再次从DE102017115147A1已知基于总欧姆电阻来评估驱动/接收单元的状态。

技术实现思路

[0010]从现有技术出发，本专利技术的目的是提供一种测量设备，利用该测量设备能够以特别简单的方式满足高安全要求。
[0011]通过根据权利要求1的方法和根据权利要求13的装置实现该目的。
[0012]关于该方法，该目的通过一种用于监视线圈的状态的方法来实现，线圈是用于确定容器中的介质的至少一个过程变量的设备的一部分。
[0013]所述方法包括以下方法步骤：
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将电激励信号施加到线圈，并且从线圈接收电接收信号，
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确定在第一可预定义的测量时间接收信号的第一值，
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将在第一测量时间接收信号的第一值与参考值进行比较，以及
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基于比较来确定线圈的状态指示器。
[0018]能够以特别简单的方式实现经由比较在可预定义的第一测量时间的测量值与参考值来诊断驱动/接收单元。尤其是设计成本非常低——状态监视的实施只需要用于相应传感器的很少的附加组件。
[0019]如果选择第一可预定义的测量时间，使得其处于可预定义的第一时间间隔内，其中，接收信号以阶跃响应的形式对在激励信号中的突变作出反应，则是有利的。阶跃响应有
利地特别容易评估。它伴随着作为时间函数的接收信号的特征曲线图，能够以简单的方式检测该特征曲线图。
[0020]如果激励信号是方波信号，则同样是有利的。方波信号的特征在于两个常数值之间的周期性变化，其具有作为时间函数绘制的矩形曲线图。因此，它的特征在于周期性的上升沿和下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监视线圈(17)的状态的方法，所述线圈(17)是用于确定容器(5)中的介质(4)的至少一个过程变量的设备(1)的一部分，所述方法包括以下方法步骤
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将电激励信号(A)施加到所述线圈(17)并且从所述线圈(17)接收电接收信号(U)，
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确定在第一可预定义的测量时间(t1)所述接收信号(U)的第一值(U1)，
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将在所述第一测量时间(t1)所述接收信号(U)的所述第一值(U1)与参考值(U
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)进行比较，以及
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基于所述比较来确定所述线圈(17)的状态指示器。2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择所述第一可预定义的测量时间(t1)，使得所述第一可预定义的测量时间(t1)处于可预定义的第一时间间隔(Δt1)内，其中，所述接收信号(U)以阶跃响应(S)的形式对在所述激励信号(A)中的突变做出反应。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述激励信号(A)是方波信号。4.根据权利要求2和3所述的方法，其中，所述激励信号(A)的所述突变是所述激励信号(A)的上升沿或下降沿。5.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，所述状态指示器是关于在所述线圈(17)的区域中存在至少一个绕组短路的结论。6.根据权利要求5所述的方法，其中，基于在所述第一可预定义的测量时间(t1)处低于所述参考值(U
ref
)来检测所述线圈(17)的所述区域中绕组短路的存在。7.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，其中，所述状态指示器是关于在所述线圈(17)的所述区域中或至少两条连接线的有缺陷的电接触或电缆断裂的结论。8.根据权利要求7所述的方法，其中，基于响应于所述激励信号(A)中的所述突变的所述接收信号(U)的所述阶跃响应(S)与参考跳跃响应(S
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【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德，
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：