涡流流量计以及用于测试涡流流量计的方法技术

本发明专利技术涉及一种涡流流量计(1)，包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡流流量计以及用于测试涡流流量计的方法


[0001]本专利技术涉及一种测量流经管线的介质流量的涡流流量计(vortex flow meter)以及用于测试涡流流量计的方法。

技术介绍

[0002]涡流流量测量设备，例如DE102009001525A1中所示，具有测量管，其中布置有用于生成流动涡流的阻流体和用于检测这些流动涡流的桨叶。在这种情况下，桨叶被流动涡流偏转并导致主体变形，这通常借助于压电元件检测。测量质量在这种情况下取决于压电元件的连接和/或压电元件的状态。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提出一种具有设备状态的简单且稳健的可验证性的涡流流量计，以及一种用于测试该涡流流量计的方法。
[0004]该目的通过根据独立权利要求1的涡流流量计和根据独立权利要求6的方法实现。
[0005]根据本专利技术的用于测量流经管线的介质流量的涡流流量计包括：
[0006]用于引导介质的测量管，其具有测量管壁和由测量管壁形成的测量管内腔，该测量管壁具有开口；
[0007]阻流体，其被布置在测量管中；
[0008]传感器设备，其被设计用于检测由阻流体引起的流动涡流；
[0009]其中，传感器设备具有桨叶、传感器主体和压电元件；
[0010]其中，传感器主体被布置在开口中并且与测量管壁介质紧密地密封；
[0011]其中，桨叶伸入测量管内腔并且被设计成通过流动涡流从不受力的静止位置偏转；
[0012]其中，压电元件被布置在传感器主体背离测量管的后侧，并且被设计为检测由桨叶的偏转引起的传感器主体变形，并且将该变形转换为电测量信号；
[0013]电子操作电路，其被设计用于借助于评估电路检测和评估测量信号并提供流量测量值，
[0014]其中，电子操作电路具有测量电路，该测量电路包括具有反相输入、非反相输入和输出的运算放大器以及第一电容器；
[0015]其中，该第一电容器在输出和反相输入或非反相输入之间形成反馈，其中，相应的输入是测量输入；
[0016]其中相应的另一输入是参考输入并且能够被供应有第一参考电压，并且其中，输出被连接到电子操作电路的评估电路；
[0017]其中，压电元件能够在背离运算放大器的一侧被供应有第二参考电压；
[0018]其中，测量电路具有第一开关；
[0019]其中，电子操作电路被设计成借助于第一开关位置经由第一开关将压电元件连接
到运算放大器的测量输入并且借助于第二开关位置以第一充电电压对压电元件充电；
[0020]其中，电子操作电路被设计成借助于评估电路从压电元件的放电过程中导出与压电元件的状态和/或压电元件与电子操作电路的电连接、和/或至传感器主体的机械连接有关的信息。
[0021]因此，借助于第一开关，通过在以第一充电电压充电之后对压电元件放电，关于状态的信息能够以特别简单的方式根据放电过程、或根据经由在放电过程期间借助于运算放大器的输出放电测量信号输出获得。
[0022]在压电元件的放电期间在测量输入处的输入信号由放电电压和高频电压振荡构成，其由切换到第一开关位置引起，其中放电电压的特性携带关于压电元件的电容的信息，其中振荡携带关于压电元件的状态和/或压电元件与电子操作电路的电连接和/或至传感器主体的机械连接的信息。
[0023]压电元件的放电经由运算放大器的测量输入发生，或者如果存在，经由与第一电容器并联的电阻器发生。
[0024]在一个实施例中，测量电路具有第二电容器和第二开关；
[0025]其中，第二电容器能够被供应有第二参考电压；
[0026]其中，电子操作电路被设计成借助于第一开关位置经由第二开关将第二电容器连接到运算放大器的测量输入，并且借助于第二开关位置以第二充电电压对第二电容器充电；
[0027]其中，第一充电电压和第二参考电压限定第一差分电压，并且其中，第二充电电压和第二参考电压限定第二差分电压；
[0028]其中，第二差分电压具有与第一差分电压相反的极性；
[0029]其中，第二电容器与压电元件能够经由开关并联连接。
[0030]这样，能够从输入信号中减轻放电电压的影响，使得能够以高电压分辨率读取出高频振荡。
[0031]在一个实施例中，电子操作电路被设计成相对于第二参考电压利用第一电荷对压电元件充电并且利用第二电荷对第二电容器充电；
[0032]其中，第一电荷的量和第二电荷的量偏离电荷的平均值小于10％，特别是小于5％。
[0033]这样，能够实现足够高的电压分辨率。
[0034]在一个实施例中，运算放大器具有带有第一极限值和第二极限值的输入电压范围以及平均值，其中，第一参考电压偏离平均值例如小于10％，并且特别是小于5％，优选小于3％。
[0035]这样，测量输入处的输入信号能够基本上无失真地并且以足够高的放大被映射到输出。
[0036]在一个实施例中，压电元件具有最大电容，其中，第二电容器具有标称电容；
[0037]其中，标称电容至少与最大电容一样大，并且例如比第一最大电容大至少5％，特别是大至少10％，优选地大至少20％。
[0038]例如盘形压电元件的厚度取决于温度，因为压电元件的制造材料也具有不等于零的热膨胀系数。例如，压电元件在温度升高的情况下可能经历其电容的增加。工作温度极限
或介质温度极限或过程温度极限因此限定了压电元件的电容范围或最大电容。
[0039]使用标称电容至少为最大电容的第二电容器能够确保第二电容器能够利用第二电荷充电，该第二电荷的大小至少等于第一电荷。
[0040]因此，例如源于温度变化的压电元件的电容漂移不造成问题。
[0041]在根据本专利技术的用于测试根据本专利技术的涡流流量计的压电元件的方法中，在第一方法步骤中，第一开关从第一开关位置切换到第二开关位置以便对压电元件充电；
[0042]其中，在对压电元件充电之后，在第二方法步骤中，第一开关切换到第一开关位置以便对压电元件放电；
[0043]其中，电子操作电路借助于运算放大器检测放电过程，并且从由放电过程生成的测量信号中导出关于压电元件的状态和/或压电元件的电连接的信息。
[0044]在一个实施例中，在第一方法步骤中，第二开关从第一开关位置切换到第二开关位置，以便对第二电容器充电，
[0045]其中，在第二方法步骤中，第二开关与第一开关同时切换到第一开关位置，以便对第二电容器放电。
[0046]这样，能够从输入信号中减轻放电电压的影响，使得能够以高电压分辨率读取出高频振荡。
附图说明
[0047]现在将参照示例性实施例描述本专利技术。
[0048]图1概述了示例性涡流流量计；
[0049]图2概述了根据本专利技术的示例性测量电路；
[0050]图3概述了根据本专利技术的示例性方法。
具体实施方式
[0051]图1概述了示例性涡流流量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于测量流经管线(R)的介质的流量的涡流流量计(1)，包括：用于引导所述介质的测量管(10)，所述测量管具有测量管壁(11)和由所述测量管壁形成的测量管内腔(12)，其中，所述测量管壁具有开口(13)；阻流体(20)，所述阻流体被布置在所述测量管中；传感器设备(30)，所述传感器设备被设计成检测由所述阻流体引起的流动涡流；其中，所述传感器设备具有桨叶(31)、传感器主体(32)和压电元件(33)；其中，所述传感器主体被布置在所述开口(13)中并且与所述测量管壁介质紧密地密封；其中，所述桨叶(31)伸入所述测量管内腔，并且被设计成通过流动涡流从不受力的静止位置偏转；其中，所述压电元件(33)被布置在所述传感器主体的背离所述测量管的后侧(32.1)上，并且被设计成检测由所述桨叶的偏转引起的所述传感器主体的变形并将所述变形转换成电测量信号；电子操作电路(40)，所述电子操作电路被设计成借助于评估电路(60)检测和评估所述测量信号并且提供流量测量值；其中，所述电子操作电路具有测量电路(50)，所述测量电路包括具有反相输入(51.1)、非反相输入(51.2)和输出(51.3)的运算放大器(51)以及第一电容器(52.1)，其中，所述第一电容器(52.1)在所述输出和所述反相输入(51.1)或所述非反相输入(51.2)之间形成反馈，其中，相应的输入是测量输入；其中，相应的另一输入(51.1、51.2)是参考输入并且能够被供应有第一参考电压(RS1)，并且其中，所述输出被连接到所述电子操作电路的评估电路；其中，所述压电元件能够在背离所述运算放大器的一侧被供应有第二参考电压(RS2)，所述第二参考电压特别地等于第一参考电压；其特征在于，所述测量电路包括第一开关(53.1)；其中，所述电子操作电路(40)被设计成借助于第一开关位置(53.11)经由所述第一开关(53.1)将所述压电元件连接到所述运算放大器的测量输入，并且借助于第二开关位置(53.12)以第一充电电压(LS1)对所述压电元件充电；其中，所述电子操作电路被设计成借助于所述评估电路从所述压电元件的放电过程中导出与所述压电元件的状态、和/或所述压电元件与所述电子操作电路的电连接、和/或至所述传感器主体的机械连接有关的信息。2.根据权利要求1所述的涡流流量计，其中，所述测量电路(50)具有第二电容器(52.2)和第二开关(53.2)；其中，所述第二电容器能够被供应有所述第二参考电压，其中，所述电子操作电路(40)被设计成借助于第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫，
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：