具有偏心激励的振动传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种传感器(1)，其包括：振荡器(10)，其具有用于介质的测量管(10.1、10.2)；具有两个激励器组装件(11.1、11.2)的激励器阵列；入口侧和出口侧传感器阵列(12a、12b)；以及测量和操作电路，其用于驱动激励器阵列和检测传感器阵列，其中，激励器组装件中的第一激励器组装件(11.1)被紧固到测量管(10.1)，并且至少一个测量管旨在被激励以相对于激励器组装件中的第二激励器组装件(11.2)振动，其中，第一激励器组装件的重心位于测量管横向平面中，至少一个测量管相对于该测量管横向平面镜像对称地延伸；其中，激励器阵列包括电动激励器和补偿质量，其中，电动激励器被设计成将激励力施加到至少一个测量管上，该激励力作用在第一激励器组装件与第二激励器组装件之间，并且该激励力的有效中心位于测量管横向平面之外。该激励力的有效中心位于测量管横向平面之外。该激励力的有效中心位于测量管横向平面之外。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有偏心激励的振动传感器


[0001]本专利技术涉及一种利用偏心激励进行质量流量和密度测量的振动传感器。

技术介绍

[0002]在测量管中引导的介质的密度借助于振动传感器基于测量管的振动模式的固有频率来确定。理想情况下，介质是不可压缩的，使得在测量管振动时，介质跟随测量管的移动。然而，如果介质是可压缩的，例如，由于介质的充气，质量流量测量和密度测量可能有缺陷，因为介质开始相对于测量管振荡。这种所谓的谐振器效应的影响能够通过检测两种振动模式的固有频率来校正，其中，基本上，确定介质的声速，对应于介质的两个固有频率的密度测量值针对该声速产生。例如在DE 10 2015 122 661 A1中公开其细节。为此目的，通常激励第一和第二对称振动模式，即f1模式和f3模式。然而，在一些传感器中，第二对称振动模式f3的固有频率能够足够高，使得其在介质的谐振频率的范围内，从而不能可靠地确保第二对称振动模式的稳定激励。在这种情况下，第一反对称振动模式是一种有吸引力的选择，因为这种模式的固有频率较低，并且因此预期与测量管的谐振频率有较大的距离。
[0003]US 2003/0131669 A1公开了一种具有两个偏心布置的激励器阵列的振动传感器，这两个激励器阵列相对于测量管的中心对称地定位，彼此相距很远。经由施加到两个激励器的激励器信号的频率和相位关系来选择要激励的模式。力的相位关系的偏差或不相等的振幅导致其他不期望的模式的激励。这能够导致无法检测的测量误差，该误差无法被补偿。另外，彼此独立控制的两个激励器伴随着布线和电路复杂性的增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种振动传感器，其能够激励第一对称振动模式和第一反对称振动模式，而不损害基于第一对称振动模式进行的正常测量操作。
[0005]根据本专利技术，该目的通过根据独立权利要求1的振动测量传感器来实现。
[0006]根据本专利技术的传感器包括：
[0007]振荡器，其具有至少一个用于传导介质的测量管；
[0008]仅一个激励器阵列，其用于激励该振荡器以使至少一个测量管弯曲振荡；
[0009]至少一个入口侧传感器装置，其用于检测至少一个测量管的弯曲振荡；以及
[0010]至少一个出口侧传感器装置，其用于检测至少一个测量管的弯曲振荡；以及
[0011]测量和操作电路，其被配置成将激励器信号施加到激励器阵列，并且检测入口侧和出口侧传感器阵列的传感器信号，并且基于该传感器信号来确定密度测量值和/或质量流率测量值，
[0012]其中，激励器阵列具有附接到至少一个测量管的第一激励器组装件和第二激励器组装件，至少一个测量管要被激励以相对于该第二激励器组装件振荡，其中，第一激励器组装件具有重心，该重心在制造公差范围内位于测量管横向平面内，该横向平面垂直于至少一个测量管延伸，并且至少一个测量管相对于该测量管横向平面镜像对称地延伸，其中，该
激励器阵列包括电动激励器和补偿质量，其中，电动激励器被配置成在至少一个测量管上施加激励力，该激励力作用在第一与第二激励器组装件之间，其中，该激励力的有效中心位于测量管横向平面之外。
[0013]在本专利技术的进一步发展中，至少一个测量管具有自由振荡长度，该自由振荡长度在测量管的入口侧固定部与测量管的出口侧固定部之间延伸，其中，激振力的中心与测量管横向平面间隔不小于自由振荡长度的0.5％，特别地不大于自由振荡长度的1％，并且不大于自由振荡长度的10％，特别地不大于5％。
[0014]在具有旋转对称磁体和旋转对称线圈的同轴布置的激励器的情况下，激励力的中心位于旋转对称的公共轴上。在其他实施例中，电磁激励器的激励力的中心被确定为磁体与线圈之间的力密度的积分的重心。
[0015]在本专利技术的进一步发展中，第一激励器组装件的惯性主轴在测量管横向平面中延伸，其中该惯性主轴在测量管横向平面中特别地垂直于测量管的振荡方向延伸。这意味着激励器的偏心布置对力有影响，但不会将任何惯性引起的角动量引入振动的第一测量管。
[0016]在本专利技术的进一步发展中，第一激励器组装件借助于接头被紧固到至少一个测量管，其中测量管横向平面延伸穿过该接头。在将激励器组装件紧固在测量管中心的情况下，与根据现有技术的具有完全对称激励的传感器相同的定位和紧固方法最终能够被用于根据本专利技术的传感器。激励器的阵列组装件的特殊设计使得偏心激励成为可能。
[0017]根据本专利技术的进一步发展，第一激励器组装件包括磁体，其中，第二激励器组装件包括被配置成生成交变磁场的线圈，该磁体与交变磁场相互作用以便激励测量管的振动。
[0018]根据本专利技术的进一步发展，第一激励器组装件具有承载体，磁体和补偿质量被布置在该承载体上，其中承载体相对于测量管横向平面对称地形成。
[0019]根据本专利技术的进一步发展，传感器阵列各自被设计为具有线圈和磁体的电动传感器阵列。
[0020]根据本专利技术的进一步发展，振荡器还具有第二测量管，其中，第一测量管和第二测量管相对于传感器纵向平面彼此镜像对称地延伸，其中，传感器纵向平面垂直于测量管横向平面延伸。在该情况下，自由振荡长度例如由耦合板限定，两个测量管在入口侧和出口侧利用该耦合板连接。
[0021]根据本专利技术的进一步发展，第二激励器组装件相对于第一激励器组装件被紧固到第二测量管，其中，第二激励器组装件的重心在制造公差范围内位于测量管横向平面内。
[0022]根据本专利技术的进一步发展，第二激励器组装件的惯性主轴在测量管横向平面中延伸，其中该惯性主轴在测量管横向平面中特别地垂直于测量管的振荡方向延伸。这意味着激励器的偏心布置对力有影响，但不会将任何惯性引起的角动量引入振动的第二测量管。
[0023]根据本专利技术的进一步发展，激励器信号包括具有至少一个测量管的对称振动模式的固有频率和/或至少一个测量管的反对称振动模式的固有频率的周期信号。
[0024]根据本专利技术的进一步发展，测量和操作电路被配置成激励第一对称振动模式和第一反对称振动模式，该第一对称振动模式和该第一反对称振动模式的固有频率，基于该第一对称振动模式和该第一反对称振动模式的该固有频率来确定在测量管中引导的介质的密度测量值或质量流量测量值，其中基于介质的充气来校正关于谐振器效应的密度测量值或质量流量测量值。
[0025]因为第一反对称振动模式通常具有比第二对称振动模式低得多的固有频率，所以利用所描述的过程，对于这种气体浓度，也能够确定充气的影响，其中由于谐振器效应，第二对称模式不再能够被可靠地激励。
附图说明
[0026]现在基于附图中所示的示例性实施例更详细地解释本专利技术。
[0027]示出以下内容：
[0028]图1a：根据本专利技术的传感器的示例性实施例的表示；
[0029]图1b：图1a的传感器的第一激励器组装件的示意性侧视图；
[0030]图1c：图1a的传感器的第二激励器组装件的示意性侧视图；
[0031]图2：传感器的振动模式的图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器(1)，包括：振荡器(10)，所述振荡器具有至少一个用于传导介质的测量管(10.1、10.2)；仅一个激励器阵列(11)，所述激励器阵列用于激励所述振荡器(10)以使所述至少一个测量管(10.1、10.2)弯曲振荡；至少一个入口侧传感器装置(12a)，所述至少一个入口侧传感器装置用于检测所述至少一个测量管(10.1、10.2)的所述弯曲振荡；以及至少一个出口侧传感器装置(12b)，所述至少一个出口侧传感器装置用于检测所述至少一个测量管的所述弯曲振荡；以及测量和操作电路(70)，所述测量和操作电路被配置成将激励器信号施加到所述激励器阵列(11)，并且检测所述入口侧和出口侧传感器阵列(12a、12b)的传感器信号，并且基于所述传感器信号来确定密度测量值和/或质量流率测量值，其中，所述激励器阵列具有附接到所述至少一个测量管(10.1)的第一激励器组装件(11.1)和第二激励器组装件(11.2)，所述至少一个测量管要被激励以相对于所述第二激励器组装件振荡，其中，所述第一激励器组装件(11.1)具有重心，所述重心在制造公差范围内位于测量管横向平面(EQ)中，所述横向平面垂直于所述至少一个测量管(10.1、10.2)延伸，并且所述至少一个测量管(10.1、10.2)相对于所述测量管横向平面基本上镜像对称地延伸；其特征在于，所述激励器阵列(11)包括电动激励器(18)和至少一个补偿质量体(19.1、19.2)，其中所述电动激励器被配置成在所述至少一个测量管(10.1、10.2)上施加激励力(FE)，所述激励力作用在所述第一激励器组装件与所述第二激励器组装件(11.1、11.2)之间，其中所述激励力的有效中心位于所述测量管横向平面(EQ)之外。2.根据权利要求1所述的传感器(1)，其中，所述至少一个测量管(10.1、10.2)具有自由振荡长度，所述自由振荡长度在所述测量管的入口侧固定部与所述测量管(10.1、10.2)的出口侧固定部之间延伸，其中，所述激励力的所述中心与所述测量管横向平面(EQ)间隔不小于所述自由振荡长度的0.5％并且不大于所述自由振荡长度的10％。3.根据前述权利要求中的一项所述的传感器(1)，其中，所述第一激励器组装件(11.1)的惯性主轴在所述测量管横向平面(EQ)中延伸。4.根据权利要求1、2或3所述的传感器(1)，其特征在于，所述第一激励器组装件(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浩，克劳德，
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：