具有振动型测量转换器的测量系统技术方案

一种测量系统包括当转换器操作时介质通过其流动并且产生对应于流动介质的参数的原始信号的振动型转换器，和电耦合到转换器以控制转换器并且评价由转换器供应的原始信号的转换器电子系统。该转换器包括用于输送流动介质的至少一个测量管、用于激励和/或维持该至少一个测量管的振动的至少一个机电振动激励器，和用于检测至少该至少一个测量管的振动并且用于产生表示至少该至少一个测量管的振动的第一原始信号的至少一个第一振动传感器。该转换器电子器件供应用于实现该至少一个测量管的振动的振动系统的至少一个驱动器信号并且使用第一原始信号和表示维持该至少一个测量管的振动所要求的激励器能力或者该至少一个测量管由于在转换器中流动的介质的内部摩擦引起的振动衰减的测量衰减值来产生表示在两个限定的参考点之间在流动介质中发生的压力差的压力差测量值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有振动型测量转换器的测量系统本专利技术涉及一种用于可流动介质、特别是流体介质的测量系统，特别是作为紧凑的测量装置和/或作为科里奥利质量流量测量装置实施的测量系统，其中该测量系统包括振动型测量转换器，介质至少有时地在操作期间通过其流动并且产生被表征流动介质的至少一个测量变量、特别是质量流量、密度、粘度等影响的原始信号；以及发射器电子器件，其与测量转换器电耦合并且将由测量转换器递送的原始信号处理成测量值。在工业测量技术中，而且特别是关于自动化制造过程的控制和监测，为了确认在例如管线的过程线路中流动的例如液体和/或气体的介质的特征测量变量，经常使用这种测量系统，该测量系统借助振动型测量转换器和与其连接并且最经常地容纳在分开的电子器件外罩中的发射器电子器件在流动介质中诱发反作用力，例如科里奥利作用力，并且根据这些反作用力反复地推导而产生相应地表示例如质量流率、密度、粘度或者某个其它过程参数的至少一个测量变量的测量值。这种测量系统——经常借助与具有诸如、例如科里奥利质量流量计的集成测量转换器以紧凑的构造的在线测量装置形成——是长期以来已知的并且已经在工业使用中证明自己。例如在EP-A 317340、JP-A8-136311、JP-A 9-015015、US-A 2007/0113678、US-A 2007/0119264、US-A 2007/0119265、US-A2007/0151370、US-A 2007/0151371、US-A2007/0186685、US-A 2008/0034893、US-A 2008/0141789、US-A4, 680，974、US-A 4，738，144、US-A 4，777，833、US-A 4,801,897、US-A4, 823，614、US-A 4，879，911、US-A 5，009，109、US-A 5，024，104、US-A5, 050，439、US-A 5，291，792、US-A 5，359，881、US-A 5，398，554、US-A5, 476，013、US-A 5,531,126、US-A 5，576，500、US-A 5，602，345、US-A5, 691，485、US-A 5，734，112、US-A 5,796,010、US-A 5，796，011、US-A5, 796，012、US-A 5，804，741、US-A 5，861，561、US-A 5,869,770、US-A5, 926，096、US-A 5，945，609、US-A 5，979，246、US-A 6，047，457、US-A6, 092，429、US-A 6，073，495、US-A 6，311，136、US-B 6，223，605、US-B6, 330，832、US-B 6,397,685、US-B 6，513，393、US-B 6，557，422、US-B6, 651，513、US-B 6，666，098、US-B 6,691,583、US-B 6，840，109、US-B6, 868，740、US-B 6，883，387、US-B 7，017，424、US-B 7,040,179、US-B7, 073，396、US-B 7，077，014、US-B 7，080，564、US-B 7，134，348、US-B7, 216，550、US-B 7，299，699、US-B 7，305，892、US-B 7，360，451、US-B7, 373，841、US-B 7,392,709、US-B 7，406，878、WO-A 00/14485、W0-A01/02816、W0-A 2004/072588, WO-A 2007/040468、W0-A2008/013545.W0-A 2008/077574, WO-A 95/29386、W0-A 95/16897 或者 W0-A 9940394中描述了具有振动型测量转换器的这种测量系统或者其各个组件的实例。在其中示意的测量转换器中的每一个均包括至少一个基本直的或者曲线的测量管，该测量管被容纳在测量转换器外罩中并且传送或者引导在给定情形下还极度快速地或者极度缓慢地流动的介质。在测量系统的操作中，为了产生受流动通过测量管的介质影响的振荡形式，使该至少一个测量管振动。在测量转换器具有例如U、V或者Ω状地形成的曲线的测量管的情形下，被选择作为激励振荡形式——所谓的期望模式——的通常是如下本征振荡形式，在该情形下测量管类似在一端上被夹持的悬臂而关于测量转换器的假想纵向轴线至少部分地在最低自然共振频率中以摆状方式移动，由此取决于质量流量而在流动通过的介质中诱发科里奥利作用力。这些作用力继而导致以下事实，即，在曲线测量管、因此摆状悬臂式振荡的情形下，根据至少一个类似地自然的第二振荡形式、即所谓的科里奥利模式的、与此相等的频率的弯曲振荡在期望模式的激励振荡上迭加。在具有弯曲测量管的测量转换器的情形下，在由科里奥利作用力引起的科里奥利模式中的这些悬臂式振荡通常对应于如下本征振荡形式，在该情形下测量管还关于与纵向轴线垂直指向的假想竖直轴线执行旋转振荡。相反，在具有直测量管的测量转换器的情形下，为了产生与质量流量相关的科里奥利作用力，经常地选择这种期望模式，在该情形下测量管至少部分地基本在单一假想振荡平面中执行弯曲振荡，从而在科里奥利模式中的振荡是与期望模式振荡共面的、具有相等振荡频率的弯曲振荡。由于期望和科里奥利模式的迭加，在进口侧上和在出口侧上借助传感器布置记录的振动测量管的振荡具有还取决于质量流量的可测量相位差。通常，例如在科里奥利质量流量计中应用的这种测量转换器的测量管在操作期间被激励为选择用于期望模式选择的振荡形式的瞬时自然共振频率，特别是具有被控制为恒定的振荡振幅。因为这个共振频率特别地还取决于介质的瞬时密度，因此除了质量流量，补充性地，还可以借助通常销售的科里奥利质量流量计测量流动介质的密度。另外地，如例如在US-B6，651，513或者US-B7，080, 564中所示，例如基于为了维持振荡所需的激励器能量或者激励功率，和/或基于由于振荡性能量的耗散引起的该至少一个测量管的振荡(特别是在前述期望模式中的振荡)的衰减，借助振动型测量转换器直接地测量流动通过的介质的粘度也是可能的。而且，还可以确认从前述质量流率、密度和粘度的原始测量值推导的其它测量变量，诸如、例如雷诺数；比较US-B6, 513，393。在具有两个测量管的测量转换器的情形下，这些测量管最经常地经由在测量管和进口侧连接凸缘之间在进口侧上延伸的分流器以及经由在测量管和出口侧连接凸缘之间在出口侧上延伸的分流器而被集成到过程线路中。在具有单一测量管的测量转换器的情形下，该单一测量管最经常地经由通向进口侧的基本直的连接管件，以及经由通向出口侧的基本直的连接管件而与过程线路连通。另外地，所示意的具有单一测量管的测量转换器中的每一个均在每一种情形下包括至少一个例如管形、盒形或者板形的单件式或者多件式反振荡器，该反振荡器在进口侧上被耦合到测量管以形成第一耦合区并且其在出口侧上被耦合到测量管以形成第二耦合区，并且该反振荡器在操作期间基本静止或者与测量管反向相等地(opposite-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】2009.12.31 DE 102009060914.8;2010.01.11 DE 10201001.一种测量系统、特别是紧凑的测量装置和/或科里奥利质量流量测量装置，所述测量系统用于在管线中流动的介质、特别是气体和/或液体、膏体或者粉末或者其它可流动材料，所述测量系统包括 振动型测量转换器(MT)，在操作期间介质流动通过所述振动型测量转换器(MT)并且所述振动型测量转换器(MT)产生与所述流动介质的参数、特别是质量流率、密度和/或粘度对应的原始信号；以及发射器电子器件(TE)，所述发射器电子器件(TE)与所述测量转换器电耦合以致动所述测量转换器并且评价由所述测量转换器递送的原始信号； 其中所述测量转换器包括 至少一个测量管(10、10’)，用于传送流动介质； 至少一个机电振荡激励器(41)、特别是电动振荡激励器，用于激励和/或维持所述至少一个测量管的振动、特别是所述至少一个测量管关于假想地连接所述测量管的进口侧第一测量管端部和所述测量管的出口侧第二测量管端部的假想振荡轴线执行的并且具有所述测量转换器的自然共振频率的弯曲振荡；以及 第一振荡传感器(51)、特别是电动第一振荡传感器，用于记录至少所述至少一个测量管的振动、特别是入口侧的振动，并且用于产生所述测量转换器的第一原始信号(S1)，所述第一原始信号(S1)表示至少所述至少一个测量管的振动、特别是入口侧的振动； 其中所述发射器电子器件 为实现所述至少一个测量管的振动、特别是弯曲振荡的所述振荡激励器递送至少一个驱动器信号(iex。)，并且， 借助所述第一原始信号以及通过应用衰减测量值(Xd)(例如，内部地保存在被设置在所述发射器电子器件中的非易失数据存储器中的和/或借助所述驱动器信号和/或借助所述第一原始信号在操作期间产生的衰减测量值)产生压力差测量值(ΧΛρ)，所述衰减测量值(Xd)表示为了维持所述至少一个测量管的振动、特别是关于假想地连接所述测量管的进口侧第一测量管端部和所述测量管的出口侧第二测量管端部的假想振荡轴线的弯曲振荡所需的激励功率，和分别地所述至少一个测量管的振动、例如关于假想地连接所述测量管的进口侧第一测量管端部和所述测量管的出口侧第二测量管端部的假想振荡轴线的弯曲振荡的衰减(由于在所述测量转换器中流动的所述介质中的内部摩擦引起)，所述压力差测量值(ΧΛρ)表示在所述流动介质中的两个预定参考点、特别是位于所述测量转换器内的参考点之间出现的压力差、所述参考点特别是以如下方式，所述两个参考点中的第一个位于进口侧上并且所述两个参考点中的第二个位于出口侧上。2.根据前述权利要求所述的测量系统， 其中所述发射器电子器件借助所述至少一个驱动器信号产生所述衰减测量值(Xd);和/或 其中所述发射器电子器件借助所述第一原始信号产生所述衰减测量值(XD)。3.根据前述权利要求中的一项所述的测量系统，其中为了确认所述压力差测量值(ΧΛρ)，所述发射器电子器件特别地借助至少所述第一原始信号和/或借助所述驱动器信号产生粘度测量值(χη)，所述粘度测量值(Xn)表示在所述测量转换器中流动的介质的粘度η ο4.根据前述权利要求所述的测量系统，其中所述发射器电子器件借助所述衰减测量值(Xd)产生所述粘度测量值(Xn)。5.根据前述权利要求中的一项所述的测量系统，其中为了确认压力差测量值(ΧΛρ)，所述发射器电子器件基于至少所述第一原始信号和/或基于所述至少一个驱动器信号产生频率测量值(Xf)，所述频率测量值(Xf)表示所述至少一个测量管的振动的、特别是所述至少一个测量管以所述测量转换器的自然共振频率关于假想地连接所述测量管的进口侧第一测量管端部和所述测量管的出口侧第二测量管端部的假想振荡轴线的弯曲振荡的振荡频率f 。。6.根据前述权利要求中的一项所述的测量系统，其中所述发射器电子器件通过应用密度测量值(Xp)(特别是内部地保存在易失数据存储器中的密度测量值、特别是借助所述驱动器信号和/或借助所述第一原始信号在操作期间产生的密度测量值)产生所述压力差测量值(ΧΛρ)，所述密度测量值(Xp)表示在所述测量转换器中流动的介质的密度P。7.根据权利要求6与权利要求5组合所述的测量系统，其中所述发射器电子器件特别是基于以下关系借助所述频率测量值(Xf)产生所述密度测量值(Xp):8.根据权利要求3或4，在每种情形下与权利要求5和6组合所述的测量系统，其中所述发射器电子器件基于以下关系产生所述粘度测量值9.根据前述权利要求中的一项所述的测量系统，其中为了确认所述压力差测量值(χΛρ)，所述发射器电子器件借助所述原始信号中的至少一个，产生振幅测量值(Xs)，所述振幅测量值(Xs)表示所述至少一个测量管的振动的、特别是所述至少一个测量管以所述测量转换器的自然共振频率关于假想地连接所述测量管的进口侧第一测量管端部和所述测量管的出口侧第二测量管端部的假想振荡轴线的弯曲振荡的振荡振幅fs。10.根据前述权利要求中的一项所述的测量系统，其中为了确认所述压力差测量值(χΛρ)，所述发射器电子器件特别是基于所述至少一个驱动器信号和/或基于至少所述第一原始信号产生激励器测量值(χ 。)，所述激励器测量值(χ 。)表示实现所述至少一个测量管的振动的、特别是所述至少一个测量管以所述测量转换器的自然共振频率关于假想地连接所述测量管的进口侧第一测量管端部和所述测量管的出口侧第二测量管端部的假想振荡轴线的弯曲振荡的激励器作用力F_。11.根据权利要求9和10所述的测量系统，其中所述发射器电子器件基于以下关系产生所述衰减测量值(Xd)12.根据前述权利要求中的一项所述的测量系统，其中所述测量转换器进一步包括第二振荡传感器、特别是电动第二振荡传感器，用于记录至少所述至少一个测量管的振动、特别是出口侧振动，并且用于产生所述测量转换器的第二原始信号，所述第二原始信号表示至少所述至少一个测量管的振动、特别是出口侧振动。13.根据前述权利要求所述的测量系统，其中为了确认所述压力差测量值(ΧΛρ)，所述发射器电子器件借助所述第一原始信号并且借助所述第二原始信号产生相位差测量值(ΧΛο )，所述相位差测量值(Χ,Λφ )表示在所述第一原始信号(S1 )和所述第二原始信号(S2)之间存在的相位差 Δ%、特别是取决于在所述测量转换器中流动的介质的质量流率^的相位差。14.根据权利要求12至13中的一项所述的测量系统，其中为了确认所述压力差测量值(ΧΛρ)，所述发射器电子器件借助所述第一原始信号并且借助所述第二原始信号产生质量流量测量值(Xm)，所述质量流量测量值(Xm)表示在所述测量转换器中流动的介质的质量流率 β15.根据权利要求14与权利要求13和5组合所述的测量系统，其中所述发射器电子器件基于以下关系产生所述质量流量测量值(Xm)16.根据权利要求12至15中的一项所述的测量系统，其中为了确认所述压力差测量值(ΧΛρ)，所述发射器电子器件借助所述第一原始信号并且借助所述第二原始信号产生流动能量测量值(XEkin)，所述流动能量测量值(Xain)表示取决于在所述测量转换器中流动的介质的密度P和流动速率U的、在所述测量转换器中流动的介质的动能PU2。17.根据权利要求16与权利要求14组合所述的测量系统，其中所述发射器电子器件基于以下关系产生所述流动能量测量值(Xain) Xid.与丄， ‘ P其中KEkin是先前实验地确认的测量系统参数、特别是在所述测量系统的校准过程中确认的和/或借助基于计算机的计算产生的测量系统参数、特别是作为常数内部地保存在被设置在所述发射器电子器件中的非易失数据存储器中的测量系统参数。18.根据前述权利要求中的一项所述的测量系统，其中为了确认所述压力差测量值(ΧΛρ)...

【专利技术属性】
技术研发人员：维韦克·库马尔，马丁·安克林，
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：