[发明专利]过程测量技术的设备和现场设备

说明书

本文公开了具有纵向轴线L的、包括超声换能器和阻尼元件的布置，所述阻尼元件将所述超声换能器与外壳或测量管壁连接，其中，所述换能器具有将表面超声信号从其传递到气体或者液体介质的介质接触表面的端件，以及其中所述阻尼元件具有至少两个环状凹槽以及在两者之间布置的环状质量段。本发明的特征在于所述阻尼元件具有第一本征频率f_a，所述环状质量段在该频率执行与所述阻尼元件的纵向方向平行的轴向运动，其中在存在多个本征频率的情况下，所述第一本征频率是最高的本征频率，所述环状质量段在其执行与所述阻尼元件的纵向方向平行的轴向运动，以及所述阻尼元件具有第二本征频率f_r，所述环状质量段在该频率执行旋转运动，其中在存在多个本征频率的情况下，所述第二本征频率是最低的本征频率，所述环状质量段在其执与所述阻尼元件的所述纵向方向平行的轴向运动，并且其中所述第一本征频率f_a与所述第二本征频率f_r的比小于0.75。还公开了用于过程测量技术的现场设备。

技术领域

本发明涉及一种具有纵向轴线的、包括超声换能器和阻尼元件的设备，并且涉及一种过程测量技术的现场设备。

背景技术

从EP 1 340 964 B1已知一种具有滤波器元件的超声换能器的布置。这种布置包括信号辐射弯曲板，其将主体声音从其边缘馈送到滤波器元件中。以这种方式，超声信号实际上被集中在中间；然而，辐射面积是非常小的。本公布中的布置的有效总体结构附加地具有频谱，其中旋转和轴向模式彼此位于非常接近并且低于80000Hz的频率范围(有用信号的通常频率范围)。这意旨选择针对有用信号的频率是极为有限的，或者其必须补偿由本征频率而引起的测量误差。

发明内容

从现有技术出发，本发明的目标在于在测量误差的补偿变得不必要的情况下，针对有用信号提供一种具有宽频率范围的设备。

本发明通过本申请的设备实现该目标。

本发明的设备包括一种超声换能器和一种阻尼元件，例如，具有纵向轴线L的带通滤波器。在这方面，超声换能器不仅限于压电元件或其它超声产生元件，而是还能够包括超声信号在进入介质之前必须穿过的设备的区域。该设备的区域能够包括例如一个或多个耦合层或匹配层。特别优选地，例如，金属端件能够为将超声信号从其传递到气体或液体介质中的超声换能器的部分。优选地尤其是，该金属端件与阻尼元件结合。

此外，根据本发明，阻尼元件将超声换能器与外壳或测量管壁连接。然而，管壁不是该设备的一部分。换能器包括具有介质接触表面的端件。

从这种表面，将超声信号传递到气体或液体介质中。在流量测量设备的情况下或者在填充水平测量的情况下，其能够为被测量介质，例如空气。

阻尼元件具有至少两个环状凹槽和布置在其间的环状质量段。环状质量段是环状环绕凸起。在优选实施例中，环状质量段沿其外围始终具有相同的壁厚度。

此外，根据本发明，阻尼元件具有第一本征频率f_a，环状质量段在其执行与阻尼元件平行的纵向方向的轴向运动。这还能够被称为轴向模式。在阻尼元件具有数个轴向模式的情况下，第一本征频率是最高的本征频率，环状质量段在此情况下执行与阻尼元件的纵向方向平行的轴向运动。

另外，根据本发明，阻尼元件具有第二本征频率f_r，其中环状质量段执行优选地围绕其质心的旋转运动。这还能够被称为旋转模式。在阻尼元件具有数个旋转模式的情况下，第一本征频率是最低本征频率，环状质量段在此情况下执行旋转运动。

根据本发明，第一本征频率f_a与第二本征频率f_r的比小于0.75。

这种设备使得能够在非常广的频率范围上选择有用频率。

优选地，第一本征频率f_a与第二本征频率f_r的比小于0.55，尤其优选地小于0.4。