[发明专利]电子振动测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定介质的至少一个过程变量的电子振动测量装置，该电子振动测量装置包括：可振荡单元；发送/接收单元，该发送/接收单元借助发送信号来激励可振荡单元以执行机械振荡并接收机械振荡、并将该机械振荡转换成模拟电接收信号；以及控制/评估单元，该控制/评估单元接收模拟接收信号、并数字化该信号并根据其确定过程变量、且产生发送信号。该过程变量是容器中介质的预定料位和/或介质的密度和/或粘度。振荡单元优选地是振荡叉；但是，其可以等同地是膜或单个杆。

背景技术

已知呈振荡叉、膜振荡器和单个杆形式的用于确定介质的料位、密度、和/或粘度的电子振动测量装置。这些电子振荡测量装置的共同之处在于它们具有可振荡单元，其被激励以执行谐振振荡。该激励最通常经由压电元件发生。驱动元件和可振荡单元一起形成传感器单元。机械振荡被转换成电接收信号并相对于激励信号评估其频率、幅值，和/或相移。这有利地在微控制器中数字地完成，其经由模拟-数字转换器被馈送接收信号。该激励信号同样可在微控制器中产生，具有相对于接收信号的预定相移，并且，例如，经由数字-模拟转换器被馈送到可振荡单元的驱动元件。接收信号的幅值根据可振荡单元的振荡的衰减而变化。电子振动测量装置的传感器单元因此通常具有非常高的动态范围。模拟-数字转换器必须具有相应地高的分辨率以能够数字化所有信号。但是，集成到微控制器中的模拟-数字转换器的分辨率是受限制的且对于这样高的动态范围是不足够的，从而测量装置可以可靠地确定过程变量的范围受到了限制。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种电子振动测量装置，其具有与已知电子振动测量装置相比扩大了的测量范围。

该目的通过多个特征来实现，这些特征包括可控放大器和控制/评估单元，可控放大器布置在发送/接收单元与控制/评估单元之间，该可控放大器接收接收信号并产生适配的接收信号，控制/评估单元确定接收信号的幅值，并根据确定的幅值以使得适配的接收信号的幅值适配于由控制/评估单元预定的可数字化电压范围的方式来控制放大器。

放置在接收信号的路径中的可控放大器实现了至少部分地补偿传感器单元的动态范围。优选地，可控放大器直接布置在发送/接收单元后面。接收信号的幅值控制实现了控制/评估单元的输入信号的幅值的扩散较小。在这种情形中，放大因子可以大于、等于或小于1。因此，下面，术语“放大”还可意味着衰减。取决于控制/评估单元的实施例将接收信号的幅值适配于可数字化电压范围确保了可振荡单元的信号是可数字化的。优选地，为了控制，控制/评估单元确定供应到其的适配的接收信号的幅值。

在高衰减的情形中，且因此非常低的接收信号幅值，实现了另一有利效果。在滤波器之前已经进行信号的放大大大地改善了滤波后的接收信号中的信噪比，从而在这些极端条件情形中也仍然可能进行过程变量的可靠确定。在常规测量装置的情形中，在高粘度介质中，由于强衰减，信号是非常小的，从而混合的干扰使得测量困难或甚至不可能。放大意味着在滤波器之后的混合的干扰信号是可以忽略不计的。

另外，发送电压可以通过数字-模拟转换器或通过放大器设置成使得对于接收路径中的放大器能够最优地利用形成控制/评估单元的信号输入的模拟-数字转换器的范围。

在测量装置的实施例中，控制/评估单元是微控制器，其经由模拟-数字转换器接收适配的接收信号。微控制器确定接收信号的当前幅值并调节可控放大器的放大使得接收信号可由模拟-数字转换器数字化。当振荡大大地衰减时，放大因子大于1，且当干扰信号混合时，其小于1，这将超过可数字化的电压范围。放大的接收信号的幅值越好地适配于模拟-数字转换器的基准电压，其可利用的分辨率越好，且可评估的接收信号的带宽以及因此测量范围越大。实施例中，控制以使得适配于可数字化电压范围的接收信号具有基本上恒定的幅值的方式来发生。

适配于直接在发送/接收单元的控制/评估单元的接收信号的放大意味着模拟-数字转换器的小分辨率足以数字化接收信号。

本发明的实施例中，滤波器元件，具体是带通滤波器布置在可控放大器和控制/评估单元之间。这将所想要的信号从适配的接收信号滤出。

实施例中，控制/评估单元包括数字-模拟转换器，其将发送信号供应到发送/接收单元。

与此关联的是实施例，其中，在数字-模拟转换器与发送/接收单元之间布置具有固定放大因子的放大器，用于放大发送信号。该放大器能够实现更大的幅值变化。