用可振荡单元确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用可振荡单元确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的方法，其中所述可振荡单元被连续地以发射信号(T)的形式在所述可振荡单元的工作范围中的预定频带内通过频率搜索扫描激励，以一个接一个的离散的激励器频率(fk)振荡，其中所述可振荡单元的相应的振荡被以接收信号(E[s1])的形式接收，其中，经由所述频率搜索扫描探查所述激励器频率(fk)，在此情形下，所述可振荡单元以所述发射信号(T)和所述接收信号(R)之间具有预定相移的振荡频率振荡，并且其中传输/接收单元激励所述可振荡单元利用经确认的振荡频率振荡，或者其中，启动随后的频率搜索扫描。本发明专利技术由包括以下内容的特征表征：通过在选定时间点离散地采样所述接收信号(R)来探查在所述预定相移下的振荡频率，其中所述选定时间点依赖于在所述发射信号(T)和所述接收信号(R)之间的所述预定相移并且所述接收信号(R)的以离散的激励器频率(fk)采样的电压值Ui是通过参考它们的幅度来估计的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利，其中该可振荡单元以发射信号的形式在可振荡单元的工作范围中的预定频带内通过频率搜索扫描相继地激励，以一个接一个的离散的激励器频率振荡，其中以接收信号的形式接收可振荡单元的相应的振荡，其中，借助频率搜索扫描探查该激励器频率，在此情形下，可振荡单元以在发射信号和接收信号之间具有预定相移的振荡频率振荡，并且其中发射/接收单元激励可振荡单元以探查的振荡频率振荡，或者其中，启动随后的频率搜索扫描。该过程变量例如是介质的预定填充水平、介质的相界、密度或者粘度。利用电子振动测量装置，能够探测或者监测大量的物理变量，诸如，例如在容器中或者在管线中的介质的填充水平、相界、密度或者粘度。本受让人使用商标Liquiphant和 Soliphant提供多种这样的测量装置。
技术介绍
电子振动测量装置具有可振荡单元，可振荡单元通常包括膜和在其上紧固的振荡杆或者具有两个尖的振荡叉。然而，还出现其可振荡单元仅仅是膜的已知电子振动测量装置。激励可振荡单元以谐振频率振荡通常经由压电堆或者双压电晶片驱动或者经由电动驱动元件发生，其中驱动单元通常被体现为组合的发射/接收单元。发射信号和接收信号具有通常处于90°附近的限定范围中的相移。关于填充水平测量，利用了以下效应，即，当可振荡单元的覆盖程度改变时，振荡频率和振荡幅度改变。在空气中，发生无阻尼振荡，而在以介质覆盖可振荡单元的情形下， 振荡被阻尼。利用振荡幅度或者振荡频率的这个改变来探测达到预定填充水平，通常是最大填充水平，用于溢出保护或者为了防止空转的最小填充水平。而且，振荡叉或者振荡杆的振荡幅度依赖于正在拖曳多大的质量。如果介质的密度或者相态改变，则这影响可振荡单元的振荡，从而能够利用电子振动测量装置探测在不同的相态之间的过渡，还有密度变化。以类似的方式，当介质的粘度增加时，振荡被阻尼。为了设定激励器频率，使得可振荡单元以在发射信号和接收信号之间的预定相移来振荡，本受让人已经开发了一种利用频率搜索扫描的方法。相应的专利申请(申请号DE 102009026685)已经提交但是尚未公布。将在这里简要地描述该方法。在频率搜索扫描中，可振荡单元被相继地激励以离散的、紧密相邻的频率振荡并且探查对应于预定相移的频率。在这种情形下，频率的探查经由相位选择性整流以及随后的低通滤波来发生。相对于接收信号延迟预定相移的矩形信号与接收信号相乘。如果在发射信号和接收信号之间的相移对应于预定相移，则这个乘积仅仅包含正的部分，而在相反的情形下，它还具有负的部分。能够以模拟或者数字方式实现所描述的估计方法。在这种情形下带有模拟部件的实施例具有两个缺点。一方面，电路复杂度较高，并且另一方面，在预定相移下振荡频率的确定相对不准确。在该方法的数字实施的情形下的优点包括不出现高的电路复杂度，并且另外能够以高准确度确定振荡频率。然而，数字方法的缺点是，它是非常计算密集型的，这使得需要高的计算能力。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于提供一种用于频率搜索扫描的简单估计的方法。利用包括以下内容的特征来实现该目的通过在选定时间点离散地采样接收信号探查在预定相移下的振荡频率，其中选定时间点依赖于在发射信号和接收信号之间的预定相移，并且参考幅度来估计以离散的激励器频率采样的接收信号的电压值Ui。因为接收信号仅仅在选定时间点处被离散地采样，所以与全部接收信号被进一步处理的方法相比，被存储并且被进一步处理的测量点的数目减小。以此方式，所要求的计算能力降低。进一步的优点在于，所述估计基本以数字方式发生，与模拟实施相比较，这节约了时间和制造成本。所使用的部件能够具有高的公差，因为例如噪声被过滤掉，从而仍然实现了准确的结果。在本专利技术的方案的第一实施例中，为了估计接收信号的采样电压值Ui,通过整流或者通过添加偏置电压，接收信号的负的部分被转换成正电压值。接收信号是交流电压。 在为了估计接收信号的数字化之前，在其中包含的负的部分优选地被转换成正的部分，从而使得接收信号对于仅仅能够处理正输入电压的模拟-数字转换器而言是有用的。如果使用除了正输入电压之外还能够处理负输入电压的模拟-数字转换器，则不要求改变到正信号。通过整流，即，通过反转负电压值，或者通过将直流电压加到交流电压来完成改变到正电压值，从而整条电压曲线以特定值(偏移)移位到正区域中。在这种情形下所述偏移被选择为使得在一方面，全部负电压值均移位到正区域中，并且在另一方面，最大出现的电压值并不超过模拟-数字转换器的容许最大输入电压。在本专利技术的方法的进一步的改进中，接收信号总是在发射信号和接收信号之间出现预定相移的情形下当它经过极点时的时间点处被采样。因此，对于每一个振荡周期，总是采样接收信号的两个电压值。在本专利技术的另外的进一步的改进的情形下，对于预定相移达90°的情形，接收信号总是在出现预定相移的情形下当发射信号通过零点时的时间点处被采样。本专利技术的方法的进一步的改进提出，通过确定使得电压值的量值IuiI最大的频率来估计接收信号的采样电压值Ui。如果处于频率fk的接收信号对应于具有预定相移的振荡，则在采样时间点探测的电压值对应于最大振荡幅度。如果处于频率f\的接收信号并不对应于具有预定相移的振荡，则未在采样时间点探测到最大幅度，而是较小的电压值。如果绘制在采样时间点确定的不同频率的电压值，则给出在频率fk具有最大值的曲线，在该频率下，发射信号和接收信号具有预定相移。本专利技术的方法的进一步的改进提出，通过将在相等频率的多个振荡周期上采样的电压值IUiI的量值加到数值Σ Iui来估计接收信号的采样电压值Ui,并且当相关联的值 Σ Ui最大时确定所述频率。本专利技术的方案的进一步的改进提出，接收信号总是在发射信号和接收信号之间出现预定相移的情况下当接收信号经过零点和极点时的时间点处被采样。对于每一个振荡周期，因此出现四个采样的电压值。在本专利技术的方法的进一步的改进的情形下，对于预定相移达90°的情形，接收信号总是在出现预定相移的情形下当发射信号经过零点时的时间点处以及在出现预定相移的情形下当发射信号经过极点时的时间点处被采样。在本专利技术的方法的进一步的改进中，接收信号的采样电压值U 、UU是通过彼此相减两个序列电压值IUii I、IUij I各自的量值来估计的，两个序列电压值IUii I、IUij I各自的量值在预定相移下对应于接收信号在零穿越点处的电压值和在极点处的电压值的量值，并且该频率被确定为当差值Δυ= UiiI-IUij具有最大量值时的频率。如果在相应的频率下发生的最大电压值的测量电压值IuiiI与零相差了量值Ciuii，并且测量电压值IuuI与零相差了量值duu，则差值Δυ与相应的频率下的最大电压值相差了 ( υ +( υ『如果仅仅考虑在预定相移的情形下对应于极点的电压值，则这些电压值与在相应的频率下发生的最大电压值相差了更小的值，即ClUiit5如果出现预定相移，则在在最大值的情形下的值和在零穿越点的情形下的值之间形成差的情形下，引起相同的(最大)电压值，这是仅仅通过考虑最大值而导致的。因此，与仅仅在预定相位关系下，采样和估计对应于最大值的电压值的方法的情形相比，在考虑差值Δυ的情形下，对应于期望的相移的频率的附近的最大值更加显著。在本专利技术的方案的进一步的改进中，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·乌尔班，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔两合公司，
类型：发明
国别省市：