[发明专利]振动传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监测介质的至少一个过程变量的方法和设备，该介质具有至少一个能够振动的单元。

背景技术

例如，液位测量装置情况下，这类设备-同样设计为电子振动传感器-具有例如振荡音叉，单独的杆件或者膜片作为可振动单元。在操作过程中，这类可振动单元受到机电换能器单元引起的激励开始机械振动，例如依次受到压电致动器或电磁致动器的激励。然而在流速测量装置情况下，可振动单元还可以设计为可振动管道，相应的介质通过管道流动，例如，在根据科里奥利原理运行的测量设备中流动。自然可以理解的是其它同样落入本发明范围的可能性也同样出现在除所引用示例的可振动单元以及机电换能器单元内。

相应的现场仪器由申请人大量制造，并且例如对于液位测量设备的情况，被以名称LIQUIFANT和/或SOLIPHANT销售。内在的测量原理基本上可以从大量公开的文献中获知。通过机电换能器单元激励可振动单元进行机械振动，大部分是通过模拟电气振荡电路产生的。通过电激励信号，机电换能器单元激励可振动单元进行机械振动。相反地，机电换能器单元接收可振动单元的机械振动，并且将其转换为可接收的电信号。机电换能器单元相应的包括单独的致动器单元和单独的接收器单元，或者致动器/接收器单元的组合。

因此致动器/接收器单元是集成在电子单元内的控制电路的一部分，其中控制电路调节激励信号，从而在激励信号和所接收的信号之间出现预定的相移。例如，根据震荡发生的条件，发生在振荡电路中的所有相位结果是360度的倍数，对于谐振震荡发生的条件必须满足。

激励信号和所接收的信号都是以各自的频率，幅值和/或相位为特征。这些变量的变化相应的通常用于确定各自的过程变量，例如容器内介质的预定液位，或者同样介质的密度和/或黏度，或者介质通过管道的流速。在用于流体电子振动点水平开关情况下，例如，其不同在于可振动单元是否被流体覆盖或者自由振动。由此使用不同的谐振频率，即频移来区分这两种状态-自由状态和被覆盖状态。仅需要至少部分被介质覆盖，采用该测量设备就可以依次确定密度和/或黏度。

现有技术中，已经获知对可振动单元的模拟和数字激励方法，其中数字激励的特征在于使用的可能性更广泛。然而，这反过来经常会成为劣势，包括对相应测量设备相当高的功耗。因此功耗更低的数字激励方法更受欢迎。

例如，DE102009026685A1中的一种方法已经成为公知的关于电子振动传感器的受控数字激励，其基于预定频率的受迫激励。为了找到激励信号的激励频率，该频率处会出现预定相移，实施扫频，并且确定与预定相移对应的频率。该方法的最优发展是DE102009028022A1的主题，其中所接收的信号的评估被简化，因为所接收的信号是采样获得的，并且实施选择的评估相位仅在特定点处。其它的进一步的研究在DE1020110075113A1中描述，并且在于采用随后的平均值计算引导两个扫频在不同行进方向上，以便增加测量精度。然而，设计为执行所引用的方法的测量设备没有附加步骤的话，是不适于通过4-20mA接口或NAMUR接口操作该测量设备。

其它用于电子振动传感器的数字可能性，用于调节激励信号和所接收的信号之间的相移处于预定值在DE00102010030982A1中公开。这里所述的方法基于相控环路功能原理(锁相环路，PLL)，并且已经被优化从而降低功耗。对于这种布置，至少需要一个相位检测器，对于其鲁棒性和控制环路的精度具有决定性影响。从而可以稳定的进行评估，必须另外保证该激励信号的幅值保持为恒定值。然而，实践中这相对比较复杂。

发明内容

本发明基于提供一种方法和设备的目标，使得激励信号和所接收的信号之间的相移可靠和简单的设定为一个预定值，前提是较低功耗。

根据本发明，目的在于通过利用至少一个可振动单元确定和/或监测介质的至少一个过程变量的方法而实现，

其中通过可调频率的电子激励信号激励可振动单元以进行机械振动，

其中将机械振动转换为接收的电信号，所接收电信号以频率和/或相位和/或幅值为特征，

其中基于该接收的信号产生激励信号，

其中从激励信号开始在时间上的具体预定点处采样所接收的信号的电压值，

其中通过戈泽尔算法由所接收的信号的电压采样值确定所接收的信号的实部和虚部，

其中提供至少一个戈泽尔系数，特别是采样值数量和/或操作频率和/或采样频率，来执行戈泽尔算法，

其中由所接收的信号的实部和虚部计算所接收的信号的至少一个当前相位和/或当前幅值，