用于确定和/或监视至少一个过程变量的设备制造技术

本发明专利技术涉及用于确定和/或监视在容器(22)中的介质(21)的至少一个过程变量的设备，包括：机械可振荡单元(3)；机电换能器单元(4)，用于利用激励信号(AS)来感应可振荡单元(3)以机械地振荡，并且用于接收可振荡单元(3)的机械振荡并且将其转换为电接收信号(ES)。所述设备进一步包括电子单元，所述电子单元根据所述接收信号(ES)来至少确定和/或监视所述过程变量。本发明专利技术的特征在于：所述机电换能器单元(4)恰好具有一个线圈(41)，所述线圈(41)既用作驱动元件也用作接收元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定和/或监视至少一个过程变量的设备
本专利技术涉及一种用于确定和/或监视至少一个过程变量的设备，该设备包括：机械可振荡单元；机电换能器单元，其利用激励信号来激励可振荡单元执行机械振荡，并且从可振荡单元接收振荡且将其转换为电接收信号；以及，电子单元，用于基于接收信号来至少确定和/或监视过程变量。过程变量例如是在容器中的介质的料位、密度或粘度。
技术介绍
在本领域中已知振荡叉，用于监视在容器中的液体的界限料位或用于密度或粘度测量。振荡叉形式的机械可振荡单元被机电换能器单元激励以执行谐振机械振荡。机电换能器单元接收可振荡单元的振荡，并且将它们转换为依赖于振荡特性的电接收信号。基于该电接收信号，可确定过程变量。对于料位测量，例如检测在谐振激励的情况下的振荡频率是否小于或大于预定的界限频率。如果振荡频率超过界限频率，则可振荡单元自由振荡；如果振荡频率未超过或小于界限频率，则可振荡单元被覆盖有介质。基本上已知两种类型的换能器单元：压电的和电感的。压电的换能器单元具有或者用于激励和接收振荡的一个压电元件(例如，DE3931453C1)或者分别的至少一个激励器压电元件和一个接收器压电元件(例如，DE19720519A1)。电感换能器单元通常具有用于激励振荡的一个线圈和用于接收振荡的另一个线圈。然而，也已知使用用于激励振荡的线圈和用于接收振荡的压电元件(例如，DE4320411C2)。在所称的一压电元件技术中，同一压电元件作为可振荡单元的机械振荡的发送器和接收器。通常，具有矩形波形的交流电压用于向压电元件供应电力。在向压电元件供应这样的矩形信号中，压电元件电容在矩形信号的每一个边缘处经历反向极化。这导致充电和放电电流。另外与机械移动对应的电流流动。为了评估机械振荡，将结果产生的电流经由电阻器转换为电压。充电和放电的电流在评估中表现出不期望的干扰信号。这对于一个线圈在一定程度上也是如此。因为在发送的信号和接收的信号之间的强耦合，仅基于接收的信号难以提取可振荡单元的振荡产生的期望信号。因此，在电感驱动的情况下，经常不是通过线圈而是相反通过压电换能器单元来记录所接收的信号。然而，例如在强温度波动的情况下，压电元件所需的与可振荡单元的力耦合导致在压电换能器单元上的大的力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种上述类型的具有鲁棒性和去耦的驱动/接收单元的设备。通过独立权利要求的特征部分的特征来相对于独立权利要求的前序的设备实现所述目的。在从属权利要求中给出了有益实施例。本专利技术的一种用于确定和/或监视在容器中的介质的至少一个过程变量的设备包括：机械可振荡单元；机电换能器单元，用于利用激励信号来激励所述可振荡单元以执行机械振荡，并且用于接收所述可振荡单元的机械振荡，并且将其转换为电接收信号；以及，电子单元，其基于所述接收信号来至少确定和/或监视所述过程变量。所述机电换能器单元在这样的情况下包括线圈，所述线圈既用作驱动元件也用作接收元件。所述电感换能器单元代表没有压电换能器的力互锁的有效驱动单元。在对于可振荡单元的冲击或高温波动的情况下，没有被传送到换能器单元的损害力。本专利技术的设备因此很鲁棒。而且，该设备制造起来简单和不昂贵。在实施例中，所述设备包括具有至少一个基准线圈的基准元件，其中，该基准元件与机电换能器单元并联，并且被供应相同的激励信号，并且其中，所述基准元件产生不受可振荡单元的振荡影响的基准信号。所述电子单元基于所述接收信号和所述基准信号来提取期望信号，并且基于所述期望信号来确定和/或监视所述过程变量。在这个有益实施例中，所述设备包括具有所述换能器单元的测量分支和具有基准元件的基准分支，其中，从所述测量分支可分接(tappable)的是接收信号，并且从所述基准分支可分接的是基准信号。所述接收信号对应于干扰信号和表示了所述振荡的期望信号的叠加。所述干扰信号是在所述激励信号的极性改变的情况下的充电反向电流产生的。所述基准信号通过所述激励信号的极性改变产生的充电反向电流而引起。所述基准信号不包含振荡依赖部分。所述充电反向电流依赖于相应的分支的时间常数。如果所述测量分支和基准分支的时间常数相同，则所述期望信号例如通过从接收信号减去基准信号而被提取。在这样的情况下消除了在接收信号中包含的干扰信号。以这种方式，有可能使用作为发送器和接收器的一个线圈来记录高质量的依赖于振荡的期望信号，基于该信号，能够以高精度来确定过程变量。在实施例中，所述基准元件包括电可调整规模的和与所述基准线圈电串联连接的第一组件。在附加实施例中，所述换能器单元包括电可调整规模的和与所述线圈电串联连接的第二组件。优选的是，第一和第二组件具有相同的构造。在实施例中，所述第一组件和/或所述第二组件是可变电阻器，特别是数字电位计。实施例提供了所述第二组件的规模可调整，使得所述换能器单元具有可预定时间常数。在实施例中，所述电子单元包括控制/评估单元，所述控制/评估单元将所述第一组件的规模控制为一值，在该值的情况下，在基于所述接收信号和所述基准信号提取的所述期望信号中的干扰信号的量值最小。在进一步发展中，基于所述干扰信号来实施所述控制/评估单元以确定所述线圈的温度。进一步发展包括：提供温度传感器，所述温度传感器确定在所述基准元件的位置处的温度；所述控制/评估单元根据所述期望信号中包含的所述干扰信号确定在所述线圈和所述基准元件之间的温度差；并且，所述控制/评估单元基于在所述基准元件的位置处的温度和所述温度差来确定所述线圈的温度。在实施例中，所述设备监视所述过程变量的预定界限值；对所述设备可应用的预定温度范围，在所述控制/评估单元中存储当在相应温度下达到所述界限值的情况下依赖于所述过程变量的振荡特性具有的阈值；并且，所述控制/评估单元基于所确定的温度和与该温度相关联的阈值来监视所述预定界限值的超过或未超过。附图说明现在基于附图来更详细地描述本专利技术，其中：图1是用于监视在容器中的料位的设备；图2是该设备的框图。具体实施方式图1示出用于确定和/或监视在容器2中的介质21的预定料位、密度或粘度的设备1。可振荡单元3被形成为两个杆或齿的叉，该两个杆或齿经由膜而保持耦合并且因此可激励以执行机械振荡。该膜端部密封管状壳体，该管状壳体被安装在容器2上，使得可振荡单元3位于与待监视的料位对应的高度处。具有线圈41和磁体的电感换能器单元4位于壳体中，经由该线圈41和磁体，可振荡单元3可激励以执行振荡，并且以电信号的形式可接收可振荡单元3的振荡。在这样的情况下在向壳体内部突出的振荡杆的突出部分上布置线圈41和磁体，使得两个振荡叉能够被换能器单元4激励以与它们的纵轴垂直的相反地感测的移动。振荡激励的控制和振荡的评估通过电子单元而发生，该电子单元包括模拟部件和数字部件两者。通常，可振荡单元3被激励以进行谐振。至少一个控制/评估单元6例如以微控制器或FPGA(现场可编程门阵列)的形式位于电子单元中。控制/评估单元6参照要确定的过程变量来评估电接收信号。例如，对于料位确定，控制/评估单元6将振荡频率与预定界限频率作比较。如果振荡频率小于界限频率，则可振荡单元3被覆盖有介质21；如果振荡频率大于界限频率，则可振荡单元3自由振荡。使用振荡叉的示例来描述本专利技术。然而，本专利技术在具有诸如以振荡杆的形式的可振荡本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定和/或监视在容器(22)中的介质(21)的至少一个过程变量的设备(1)，包括：机械可振荡单元(3)；机电换能器单元(4)，所述机电换能器单元(4)用于利用激励信号(AS)来激励所述可振荡单元(3)以执行机械振荡，并且用于接收所述可振荡单元的机械振荡，并且将其转换为电接收信号(ES)；以及，电子单元，所述电子单元基于所述接收信号(ES)来至少确定和/或监视所述过程变量，所述设备的特征在于，所述机电换能器单元(4)包括线圈(41)，所述线圈(41)既用作驱动元件也用作接收元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.28 DE 102011090015.21.用于确定和/或监视在容器(2)中的介质(21)的至少一个过程变量的设备(1)，包括：机械可振荡单元(3)；机电换能器单元(4)，所述机电换能器单元(4)用于利用激励信号(AS)来激励所述可振荡单元(3)以执行机械振荡，并且用于接收所述可振荡单元的机械振荡，并且将其转换为电接收信号(ES)，其中所述机电换能器单元(4)包括线圈(41)，所述线圈(41)既用作驱动元件也用作接收元件；以及，电子单元，所述电子单元基于所述接收信号(ES)来至少确定和/或监视所述过程变量，所述设备的特征在于，所述设备(1)包括具有至少一个基准线圈(51)的基准元件(5)，其中，所述基准元件(5)与所述机电换能器单元(4)并联连接并且被供应相同的激励信号(AS)，并且其中，所述基准元件(5)产生不受所述可振荡单元(3)的振荡影响的基准信号(RS)，并且所述电子单元从所述接收信号(ES)和所述基准信号(RS)提取期望信号(NS)，并且基于所述期望信号(NS)来确定和/或监视所述过程变量。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述基准元件(5)包括第一组件(52)，该第一组件(52)具有可调整电阻值且与所述基准线圈(51)电串联连接。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述换能器单元(4)包括第二组件(42)，该第二组件(42)具有可调整电阻值且与所述线圈(41)电串联连接。4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一组件(52)是可变电阻器。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大·米勒，谢尔盖·洛帕京，托比亚斯·布伦加藤纳，
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：德国;DE