[发明专利]基于相位误差控制振动传感器的振动

说明书

提供了一种基于相位误差控制振动元件的振动的方法。所述方法包括：利用驱动信号使振动元件振动，从振动元件接收振动信号，测量驱动信号与振动信号之间的相位差异，确定目标相位差异与测量的相位差异之间的相位误差，以及利用所确定的相位误差来计算一个或多个振动控制项。

技术领域

以下描述的实施例涉及振动传感器，并且更特别地，涉及基于相位误差控制振动传感器的振动。

背景技术

振动传感器（诸如振动密度计和振动粘度计）通过检测在要表征的流体存在的情况下的进行振动的振动元件的运动进行操作。振动元件具有振动响应，所述振动响应可以具有振动响应参数，诸如谐振频率或者质量因数Q。振动元件的振动响应一般受与流体组合的振动元件的组合的质量、刚度和阻尼特性而影响。可以通过处理从与振动元件相关联的一个或多个运动换能器接收的一个或多个振动信号来确定与流体相关联的性质，诸如密度、粘度、温度等。振动信号的处理可以包括确定振动响应参数。

图1示出了现有技术振动传感器，包括振动元件以及耦合到振动元件的仪表电子装置。现有技术振动传感器包括用于使振动元件振动的驱动器以及响应于振动而产生振动信号的拾取器（pickoff）。振动信号典型地是连续时间或模拟信号。仪表电子装置接收振动信号并且处理振动信号以生成一个或多个流体特性或流体测量结果。仪表电子装置确定振动信号的频率和幅度二者。可以进一步处理振动信号的频率和幅度以确定流体的密度。

现有技术振动传感器使用闭环电路提供用于驱动器的驱动信号。驱动信号典型地基于所接收的振动信号。现有技术闭环电路修改或者向驱动信号中并入振动信号或者振动信号的参数。例如，驱动信号可以是所接收的振动信号的经放大、调制或者以其它方式修改的版本。所接收的振动信号因此可以包括反馈，所述反馈使得闭环电路能够实现目标频率。使用反馈，闭环电路递增地改变驱动频率并且监控振动信号直至达到目标频率为止。

流体性质（诸如流体的粘度和密度）可以从其中驱动信号和振动信号之间的相位差异为135°和45°的频率来确定。标记为第一非谐振相位差异φ1和第二非谐振相位差异φ2的这些期望的相位差异可以对应于半功率或3dB频率。第一非谐振频率ω1被定义为其中第一非谐振相位差异φ1为135°的频率。第二非谐振频率ω2被定义为其中第二非谐振相位差异φ2为45°的频率。在第二非谐振频率ω2处做出的密度测量可以独立于流体粘度。相应地，在第二非谐振相位差异φ2为45°的情况下做出的密度测量可以比在其它相位差异下做出的密度测量更加准确。

第一和第二非谐振相位差异φ1、φ2典型地在测量之前不是已知的。相应地，闭环电路必须使用如在前文中描述的反馈递增地逼近第一和第二非谐振相位差异φ1、φ2。与闭环电路相关联的增量逼近可以引起在确定振动响应参数方面的延迟，并且因此引起在确定流体的粘度、密度或其它性质方面的延迟。在振动传感器的许多应用中，在确定这样的测量方面的延迟可能过于昂贵。

相应地，存在对于基于相位误差控制振动传感器的振动的需要。还存在对于在没有与闭环电路相关联的延迟的情况下达到第一和第二非谐振相位差异φ1、φ2的需要。

发明内容

提供了一种基于相位误差控制振动元件的振动的方法。根据实施例，该方法包括利用驱动信号使振动元件振动，从振动元件接收振动信号，以及测量驱动信号与振动信号之间的相位差异。该方法还包括确定目标相位差异与测量的相位差异之间的相位误差，以及利用所确定的相位误差计算一个或多个振动控制项。

提供了一种用于控制振动元件的振动的仪表电子装置。根据实施例，仪表电子装置包括耦合到振动元件的驱动器电路，驱动器电路被配置为向振动元件提供驱动信号。仪表电子装置还包括耦合到振动元件的接收器电路，接收器电路被配置为从振动元件接收振动信号。仪表电子装置被配置为测量驱动信号与振动信号之间的相位差异，确定目标相位差异与测量的相位差异之间的相位误差，以及利用所确定的相位误差计算一个或多个振动控制项。

各方面