[发明专利]用于运行共振测量系统的方法及其相关共振测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于运行共振测量系统、尤其是科里奥利质量流量计的方法，其中所述共振测量系统包括至少一个电最终控制装置（Stelleinrichtung）、至少一个作为振动发生器的电磁驱动装置、至少一个与介质相互作用的振动元件，所述电最终控制装置提供电激励信号u₂用于激励所述电磁驱动装置，所述电磁驱动装置激励所述振动元件以至少一种本征形式（Eigenform）振动，其中设置所述共振测量系统的至少描绘所述振动元件的数学模型并且通过合适地激励所述振动元件以及分析所述数学模型来识别所述数学模型的参数并且将所识别参数和/或由此推导出的参量用于运行所述共振测量系统。

背景技术

先前提到的这种类型共振测量系统自多年来为人所知，不仅以科里奥利质量流量计的形式，而且作为根据音叉原理的密度计或物位控制器、作为石英天平和带式粘度计以及其它等等。这些共振测量系统与过程/过程介质连接，其中过程和过程介质和共振测量系统相互影响。

下文作为示例，共振测量系统是科里奥利质量流量计，这不应理解为限制。涉及具有一个测量管还是多个测量管、具有直的测量管还是弯曲的测量管的科里奥利质量流量计不重要。目前，纯粹概括性地将以下这样的系统-其中关于在固有频率方面待确定的过程参量(测量参量)的信息是加密的（verschlüsselt）-，和/或以下这样的系统-其中工作点被设置为测量系统的固有频率- 称为“共振测量系统”。以下实施可应用于所有属于此定义的系统。在科里奥利质量流量计中，测量管相应于共振测量系统的振动元件；振动元件的特殊扩展方案也不是对一般而言可应用于共振测量系统的示教的限制。

在工业过程测量技术中，被构造为科里奥利质量流量计的共振测量系统主要应用在必须以高准确性来确定质量流的地方。科里奥利质量流量计的操作方式基于以下：是由振动发生器来激励至少一个由介质流过的测量管-振动元件-振动的，其中该振动发生器根据需要是电磁驱动装置。在这样的电磁驱动装置中，通常线圈有电流流过，其中对振动元件的作用力直接与线圈电流有关。在科里奥利质量流量计中，操作方式基于以下：有质量的介质由于通过两个正交的运动-电流的运动和测量管的运动引起的科里奥利惯性力而反作用于测量管的壁。介质对测量管的该反作用导致测量管振动与测量管的没有介质流经的振动状态相比发生改变。通过检测有介质流经的科里奥利测量管振动的该特点，可以以高准确性来确定经过测量管的质量流量。

因此，特别重要的是，科里奥利质量流量计的固有频率或科里奥利质量流量计的能振动的部分的固有频率基本上是作为振动元件的测量管的固有频率，这是因为科里奥利质量流量计的工作点通常设置为测量管的固有频率，以便能够以最小的能量消耗来加上（einprägen）用于感应科里奥利力所需的振动。随后由测量管实现的振动具有特定形态，其被称作相应激励的本征形式。科里奥利质量流量计中固有频率特别重要的另一个原因是有介质流经的测量管的固有频率和有效偏转的振动质量(测量管和测量管中介质的质量)之间的直接物理联系；通过这种关联可以确定介质的密度。

由现有技术已知，为了激励振动元件，由调节器产生谐波（harmonisch）基本信号（Basissignal）作为以正弦波电压形式的调节器输出信号并且该正弦波电压控制电最终控制装置，其中电最终控制装置的任务是，在其输出端上提供相应的功率，以便能够以合适的方式且以足够的功率来控制电磁驱动装置；因此，电最终控制装置实际上是调节器和共振测量系统的电磁驱动装置之间在功率方面的连接件。通常，已知的科里奥利质量流量计还配备有振动传感器，借助于振动传感器检测振动元件的振动，这是因为通常关于介质-例如流量、密度和粘性的令人关注的物理信息位于与介质相互作用的振动元件的振动中。

通常，调节器用于共振地运行振动元件，为此必须确定振动元件的输入参量和输出参量是否具有相应于共振的相位差。在科里奥利质量流量计的情况下，这在输入侧是用来激励作为振动元件的测量管的力并且这在输出侧是测量管的速度。当输入侧的作用力和输出侧的测量管速度具有0°的相位差Δφ时，则由于该能振动的系统所基于的关联而出现共振。如果满足此相位条件，则出现期望的共振。出于这个原因，用于运行现有技术中已知的共振测量系统的调节回路在任何情况下也是相位调节回路。