电子振动多传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于确定和/或监测介质(M)的至少一个过程变量(P)的设备(1)和方法。设备包括传感器单元(2)，传感器单元(2)具有能够机械振荡的单元(4)、至少一个第一压电元件(11a)、用于确定和/或监测介质(M)的温度(T)的单元(13)以及电子系统(6)。设备(1)被设计成借助于激发信号(A)来激发能够机械振荡的单元(4)以机械地振荡并且接收能够振荡的单元(4)的机械振荡；将机械振荡转换成第一接收信号(E

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子振动多传感器


[0001]本专利技术涉及一种用于确定和/或监测介质的至少一个过程变量的设备，该设备包括传感器单元，该传感器单元具有能够机械振荡的单元、至少一个压电元件、用于确定和或监测介质温度的单元，并且该传感器单元具有电子单元。本专利技术进一步涉及一种用于确定和/或监测介质的至少一个过程变量的方法。介质位于容纳器中，例如位于容器或管道中。

技术介绍

[0002]电子振动传感器通常用于过程和/或自动化工程中。在液位测量设备的情况下，液位测量设备具有至少一个能够机械振荡的单元，诸如例如振动叉、单杆或隔膜。在操作中，该至少一个能够机械振荡的单元借助于通常呈机电换能器单元形式的驱动器/接收器单元激发以产生机械振荡，例如，该驱动器/接收器单元进而可以是压电驱动器或电磁驱动器。申请人生产了各种对应的现场设备，并且例如以LIQUIPHANT或SOLIPHANT的名称分销。基本的测量原理原则上能够从许多出版物获知。驱动器/接收器单元借助于电激发信号来激发能够机械振荡的单元以产生机械振荡。相反，驱动器/接收器单元能够接收能够机械振荡的单元的机械振荡并且将其转换成电接收信号。因此，驱动器/接收器单元是单独的驱动器单元和单独的接收器单元，或者是组合的驱动器/接收器单元。
[0003]在许多情况下，驱动器/接收器单元是电谐振反馈电路的一部分，借助于该电谐振反馈电路对能够机械振荡的单元进行激发以产生机械振荡。例如，为了实现谐振振动，必须满足谐振电路条件，根据该谐振电路条件，放大系数为≥1，并且谐振电路中发生的所有相位都会导致360
°
的倍数。为了激发和满足谐振电路条件，必须确保激发信号与接收信号之间具有限定的相移。因此，通常会设定可预先确定的相移值，即激发信号与接收信号之间的相移设定值。为了这个目的，各种解决方案(包括模拟和数字方法)能够从现有技术中获知，例如在文献DE102006034105A1、DE102007013557A1、DE102005015547A1、DE102009026685A1、DE102009028022A1、DE102010030982A1或DE00102010030982A1中描述的那样。
[0004]激发信号和接收信号都以其频率ω、幅度A和/或相位Φ为特征。因此，这些变量的变化通常用于确定相应的过程变量。例如，过程变量能够是液位、指定的液位、或介质的密度或粘度以及流率。例如，利用用于液体的电子振动液位开关，在能够振荡的单元是被液体覆盖还是自由振荡之间进行区分。例如，基于不同的谐振频率，即基于频率偏移来区分这两个条件，即自由条件和被覆盖条件。
[0005]如果能够振荡的单元完全由介质覆盖，则密度和/或粘度进而只能利用这样的测量设备来确定。关于密度和/或粘度的确定，同样从现有技术已经获知不同的可能性，诸如文献DE10050299A1、DE102007043811A1、DE10057974A1、DE102006033819A1、DE102015102834A1或DE102016112743A1中描述的那些不同的可能性。
[0006]因此，利用电子振动传感器，能够测量几个过程变量并且将其用于特征化相应的过程。然而，在许多情况下，为了全面的过程监测和/或控制，需要关于过程的进一步信息，
尤其是需要进一步的物理和/或化学过程变量和/或过程参数的知识。例如，这能够通过将另外的现场设备集成到相应的过程中来实现。然后，由各种测量设备提供的测量值能够以适当的方式在这些设备的上级单元中被进一步处理。
[0007]然而，现在的情况是，举例来说，不同的测量设备具有不同的测量准确度。此外，漂移效应和/或老化效应在每种情况下都会大不相同。然而，这样的效应会使相应的测量或过程监测和/或控制变得更困难或不准确。此外，在连续操作期间，在每种情况下都可能难以确定各个现场设备各自的状态。因此，从先前未公开的参考号为102018127526.9的德国专利申请中已经获知一种电子振动多传感器，借助于该电子振动多传感器，电子振动测量原理和超声测量原理这两者都可以用于确定和/或监测一个或多个过程变量。

技术实现思路

[0008]从引用的现有技术开始，本专利技术基于进一步增强这样的电子振动传感器的功能性和测量准确度的目的。
[0009]该目的通过根据权利要求1的设备以及通过根据权利要求6的方法来实现。
[0010]相对于所述设备，所述目的通过一种用于确定和/或监测介质的至少一个过程变量的设备来实现，该设备包括传感器单元，该传感器单元具有能够机械振荡的单元、至少一个第一压电元件，并且该传感器单元具有用于确定和监测介质温度的单元，以及电子单元。该设备被设计成借助于激发信号来激发能够机械振荡的单元以进行机械振荡，接收能够振荡的单元的机械振荡并且将其转换成第一接收信号，发射传输信号，以及接收第二接收信号。电子单元被设计成使用第一和/或第二接收信号来确定至少一个过程变量。根据本专利技术，用于确定和/或监测温度的单元包括第一温度传感器和第二温度传感器，该第一温度传感器和该第二温度传感器被布置成彼此间隔一定距离，其中电子单元被配置成通过使用由单元接收的第一和/或第二温度传感器的第一和/或第二温度接收信号来确定介质的温度。
[0011]能够机械振荡的单元例如是隔膜、单杆、至少两个振荡元件的布置或音叉。例如，至少一个压电元件能够布置在能够振荡的单元的区域中。至少一个压电元件一方面用作驱动器/接收器单元以便生成借助于激发信号生成的能够机械振荡的单元的机械振荡。在能够振荡的单元被介质覆盖的情况下，机械振荡进而受到介质性质的影响，使得能够使用表示能够振荡的单元的振荡的第一接收信号生成关于至少一个过程变量的结论。
[0012]此外，压电元件用于生成以第二接收信号的形式被接收的传输信号。如果传输信号在其路程中至少暂时且分段地穿过介质，则传输信号同样会受到介质的物理性质和/或化学性质的影响，并且因此能够用于确定介质的过程变量。
[0013]因此，在本专利技术的范围内，可以在单个设备中实施至少两种测量原理。一方面，传感器单元进行机械振荡；另一方面，传输信号被发射。响应于机械振荡以及响应于传输信号，两个接收信号被接收并且能够例如相对于至少两个不同的过程变量进行评估。有利地是，能够对两个接收信号彼此独立地进行评估。以这种方式，根据本专利技术，可确定的过程变量的数量能够显著增加，这导致相应传感器的更高功能性或导致扩展的应用领域。
[0014]此外，根据本专利技术的设备包括用于确定和/或监测介质温度的单元。该单元包括彼此间隔一定距离布置的两个温度传感器，能够对这两个温度传感器施加相同或不同的温度信号。然后，能够通过使用从单元接收的第一和/或第二温度接收信号来确定介质的温度，
例如作为第三过程变量。因为两个温度传感器被布置成彼此间隔一定距离，所以能够非常准确地确定温度。特别地，由于传感器单元、介质和容纳器的不同部件的不同导热率，以及由于设备周围环境和介质的不同温度，以及由于介质或设备周围环境的温度变化，因此能够考虑传感器单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定和/或监测介质(M)的至少一个过程变量的设备(1)，包括：传感器单元(2)，所述传感器单元(2)具有：能够机械振荡的单元(4)，至少一个第一压电元件(11a)，以及用于确定和/或监测所述介质(M)的温度(T)的单元(13)，并且具有电子单元(6)，其中，所述设备(1)被设计成：借助于激发信号(A)来激发所述能够机械振荡的单元(4)以产生机械振荡，接收能够振荡的单元(4)的所述机械振荡并且将所述机械振荡转换成第一接收信号(E
A
)，发射传输信号(S)并且接收第二接收信号(E
S
)，以及其中，所述电子单元(6)被设计成使用所述第一接收信号(E
A
)和/或所述第二接收信号(E
S
)来确定所述至少一个过程变量(P)，其特征在于用于确定和/或监测所述温度(T)的单元(13)包括第一温度传感器(15a)和第二温度传感器(15b)，所述第一温度传感器(15a)和所述第二温度传感器(15b)被布置成彼此间隔一定距离，以及所述电子单元(6)被设计成通过使用由所述单元接收的所述第一温度传感器(15a)和/或所述第二温度传感器(16b)的第一温度接收信号和/或第二温度接收信号来确定所述介质(M)的所述温度(T)。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传感器单元(2)包括至少第一压电元件(11a)和第二压电元件(11b)，其中，所述第一压电元件(11a)和所述第二压电单元(11b)被设计成借助于激发信号(A)来激发所述能够机械振荡的单元(4)以产生机械振荡；并且接收所述能够振荡的单元(4)的所述机械振荡以及将所述机械振荡转换成第一接收信号(E
A
)，其中，所述第一压电元件(11a)被设计成发射传输信号(S)，以及其中，所述第二压电元件(11b)被设计成接收呈第二接收信号(E
S
)形式的所述传输信号(S)。3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其中，所述能够机械振荡的单元(4)是具有第一振荡元件(9a)和第二振荡元件(9b)的振动叉，并且其中，所述第一压电元件(11a)至少部分地布置在所述第一振荡元件(9a)中，并且所述第二压电元件(11b)至少部分地布置在所述第二振荡元件(9b)中。4.根据前述权利要求中至少一项所述的设备(1)，其中，所述第一温度传感器(15a)被布置成和/或被配置成检测所述传感器单元(2)的面对所述介质(M)的第一端部区域(B1)中的第一温度(T1)，并且其中，所述第二温度传感器(15b)被布置成和/或被配置成检测所述传感器单元(2)的背对所述介质(M)的第二端部区域(B2)中的第二温度(T2)，特别是在布置有所述至少一个压电元件(11a、11b)的区域中的第二温度。
5.根据权利要求4所述的设备(1)，其中，用于确定和/或监测温度(T)的单元(13)包括杆状壳体元件(14)，所述杆状壳体元件(14)被布置成使得所述壳体元件(14)的纵向轴线平行于所述能够振荡的单元(4)的纵向轴线，以及其中，所述第一温度传感器(15a)布置在所述壳体元件(14)的面对所述介质(M)的第一端部区域(B1)中，并且其中，所述第二温度传感器(15b)布置在所述壳体元件(14)的背对所述介质(M)的第二端部区域(B2)中。6.一种用于确定和/或监测介质(M)的至少一个过程变量(P)的方法，其中
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借助于激发信号(A)来激发传感器单元(2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤利娅，
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：