电子振动传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种设备(1)和一种用于确定和/或监测容器(3)中介质(2)的至少一个过程变量(P)的方法。根据本发明专利技术，该设备(1)包括被布置在隔膜(8)上的四个杆状元件(9a

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子振动传感器


[0001]本专利技术涉及一种用于确定和/或监测容器中介质的至少一个过程变量的设备。过程变量例如是介质的料位，特别是极限料位、密度和/或粘度。例如，容器可以是罐或管道。

技术介绍

[0002]电子振动传感器通常用于过程和/或自动化工程。在料位测量设备的情况下，它们具有至少一个可机械振动的单元，诸如例如振荡叉、单杆或膜。在操作期间，通常呈机电换能器单元形式的驱动/接收单元激发可振动单元机械振荡，该驱动/接收单元又可以是例如压电驱动器或电磁驱动器。然而，在流量计的情况下，可机械振动的单元也可以设计为振动管，诸如在根据科里奥利原理工作的流量计中，相应的介质2流过该振动管。
[0003]申请人制造了多种相应的现场设备，并且在料位测量设备的情况下，以LIQUIPHANT或SOLIPHANT的名称销售。基本的测量原理原则上从许多出版物中已知。驱动/接收单元借助于电激励信号激励可机械振动的单元做机械振动。相反，驱动/接收单元可以接收可机械振动的单元的机械振动并且将其转换成电接收信号。相应地，驱动/接收单元或者是单独的驱动单元和单独的接收单元，或者是组合的驱动/接收单元。在许多情况下，驱动/接收单元由此是反馈电谐振电路的一部分，借助于该反馈电谐振电路，发生可机械振动的单元的激励以进行机械振动。例如，必须满足谐振振动的谐振电路条件，根据该谐振电路条件，放大因子≥1，并且谐振电路中出现的所有相位导致360
°
的倍数。
[0004]为了激励和满足谐振电路条件，必须确保激励信号和接收信号之间的定义相移。因此，频繁地设置用于相移的可预先确定的值，即，用于激励信号和接收信号之间的相移的目标值。为此目的，从现有技术中已知多种解决方案，包括模拟方法和数字方法两者。原则上，可以例如通过使用合适的滤波器来设置相移，或者可以借助于控制回路将相移调节到可预定的相移，即设定点值。例如，DE102006034105A1公开了可调节移相器的使用。相比之下，在DE102007013557A1中描述了额外集成具有可调节放大因子的放大器以额外控制振动幅度。DE102005015547A1建议使用全通滤波器。也可以借助于所谓的频率搜索来设置相移，例如在DE102009026685A1、DE102009028022A1和DE102010030982A1中公开。然而，也可以借助于锁相环(PLL)将相移调节到可预定的值。基于锁相环的激励方法形成了DE00102010030982A1的主题。
[0005]激励信号和接收信号都由它们的频率ω、幅度A和/或相位Φ来表征。因此，这些变量的变化通常用于确定所讨论的过程变量，诸如罐中介质的预定料位，或者介质的密度和/或粘度，或者通过管道的介质的流动。例如，在用于液体的电子振动料位开关的情况下，对振动单元是被液体覆盖还是自由振动进行区分。两种状态——自由状态和覆盖状态——因此是有区别的——例如，基于不同的谐振频率，即频移。继而，只有当可振动单元被介质覆盖时，才可以用这种测量设备确定密度和/或粘度。
[0006]继而，只有当可振动单元被介质覆盖时，才可以用这种测量设备确定密度和/或粘度。关于密度和/或粘度的确定，从诸如在文献DE10050299A1、DE102007043811A1、
DE10057974A1、DE102006033819A1、DE102015102834A1或DE102016112743A1中公开的那些现有技术中同样已知不同的可能性。
[0007]使用电子振动传感器，可以相应地确定多个过程变量并将其用于表征相应的过程。然而，在许多情况下，需要关于过程的进一步的信息，尤其是进一步的物理和/或化学过程变量和/或过程参数的知识，以进行全面的过程监测和/或控制。例如，这可以通过将其它现场设备集成到相应的过程中来实现。由各种测量设备提供的测量值然后可以以合适的方式在对于设备上级的单元中被进一步处理。
[0008]因此，从先前未公开的国际专利申请中已知一种电子振动多传感器，该国际专利申请的文件号为PCT/EP2019/064724，它在单个设备中结合了两种测量原理——电子振动测量原理和超声波测量原理。传感器单元一方面进行机械振动；此外，发射发射信号。响应于机械振动以及响应于发射信号，接收两个接收信号并且针对至少两个不同的过程变量进行评估。可以有利地彼此独立地评估两个接收信号。

技术实现思路

[0009]从现有技术出发，本专利技术基于扩展电子振动传感器的应用领域的目的。
[0010]该目的通过根据权利要求1的用于确定和/或监测容器中介质的至少一个过程变量的设备和通过根据权利要求10的用于确定和/或监测容器中介质的至少一个过程变量的方法来实现。
[0011]根据本专利技术的设备包括被布置在膜上的四个杆状元件、三个压电元件和电子系统，其中一个第一杆状元件和一个第二杆状元件被布置并配置成使得它们形成可机械振动单元，其中该设备被配置成借助于激励信号激励可振动单元以产生机械振荡，并且被配置成接收可振动单元的机械振荡并将其转换成第一接收信号，发射发射信号，并且接收第二接收信号，并且其中电子系统被配置成基于第一和/或第二接收信号确定至少一个过程变量。
[0012]传感器单元是用于确定和/或监测介质的一个或多个过程变量的设备的一部分，并且传感器单元包括四个杆状元件，其中两个杆状元件形成可振动单元，类似于或对应于振荡叉。三个压电元件中的两个优选用作驱动/接收单元，用于产生和检测可机械振动的单元的机械振荡，所述机械振荡的形式为第一接收信号，其受介质影响，因此可用于确定过程变量。第三压电元件用于发射发射信号以及用于接收第二接收信号。发射信号至少暂时地和部分地通过介质，并且同样受到介质的物理性质和/或化学性质的影响，并且因此也可以用于确定介质的过程变量。
[0013]在本专利技术的范围内，有利地，可以在单个设备中实施至少两个测量原理，类似于先前未公开的文件号为PCT/EP2019/064724的国际专利申请，在本申请的范围内，引用该国际专利申请的全部内容。传感器单元一方面进行机械振荡；此外，发出发射信号。响应于机械振荡以及响应于发射信号，接收两个接收信号并且就至少一个过程变量或优选地就两个不同的过程变量进行评估。可以有利地彼此独立地评估两个接收信号。以此方式，根据本专利技术，可确定的过程变量的数量可以显著增加，这导致相应传感器的更高功能性或扩展的应用范围。
[0014]在一个实施例中，根据本专利技术的设备包括四个压电元件。因此，该设备被配置成，
例如，借助于电激励信号激励可振动单元以借助于第一和第二压电元件产生机械振荡，以及接收可振动单元的机械振荡并将其转换成电接收信号，以及借助于第三和第四压电元件发射发射信号并且接收第二接收信号。原则上，每个杆状元件都可以借助于激励信号和/或发射信号来加载。当使用激励信号和发射信号的两个不同频率时，可以在电子系统中对接收信号进行适当的信号分离。
[0015]然而，也可以想到许多其它布置和实施例，它们也落入本专利技术的范围内。例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于确定和/或监测容器(3)中的介质(M)的至少一个过程变量的设备(1)，所述设备包括四个被布置在膜(8)上的杆状元件(9a
‑
9d)、三个压电元件(11a
‑
11c)和电子系统(6)，其中，一个第一杆状元件(9a)和一个第二杆状元件(9b)被布置并配置成使得它们形成可机械振动单元(4)，其中所述设备(1)被设计为借助于激励信号(A)激励所述可振动单元(4)以产生机械振荡，并且接收所述可振动单元(4)的机械振荡并将所述机械振荡转换为第一接收信号(E
A
)，发射发射信号(S)，并且接收第二接收信号(E
S
)，以及其中，所述电子系统(6)被配置成基于所述第一接收信号(E
A
)和/或第二接收信号(E
S
)确定所述至少一个过程变量。2.根据权利要求1所述的设备(1)，包括四个压电元件(11a
‑
11d)。3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其中至少一个压电元件(11a
‑
11d)至少部分地被布置在杆状元件(9a
‑
9d)内。4.根据前述权利要求中的至少一项所述的设备(1)，其中，所述过程变量是料位，特别是可预定的料位、密度、粘度、声速、雷诺数或从这些变量中的至少一个导出的变量。5.根据前述权利要求中的至少一项所述的设备(1)，其中，所述电子系统(6)被配置成基于所述第一接收信号(E
A
)和/或第二接收信号(E
S
)确定至少两个不同的过程变量。6.根据前述权利要求中的至少一项所述的设备(1)，其中，所述第一杆状元件(9a)与所述第二杆状元件(9b)以及第三杆状元件(9c)与第四杆状元件(9d)在每种情况下被同样地配置并且相对于在其上形成所述杆状元件(9a
‑
9d)的膜的表面(O)的中心点(P)彼此相对地布置。7.根据权利要求6所述的设备(1)，其中，所述第一杆状元件(9a)和所述第二杆状元件(9b)之间的第一连接线与所述第三杆状元件(9c)和所述第四杆状元件(9d)之间的第二连接线之间的角度基本上彼此垂直。8.根据前述权利要求中的至少一项所述的设备(1)，其中，所述第一杆状元件(9a)与所述第二杆状元件(9b)以及所述第三杆状元件(9c)与所述第四杆状元件(9d)在每种情况下具有相同的长度，并且其中，所述第一杆状元件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：让，
申请(专利权)人：恩德莱斯和豪瑟尔欧洲两合公司，
类型：发明
国别省市：