[发明专利]用于确定可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备以及用于操作上述的方法

说明书

本发明涉及用于确定可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备(100)，包括：振荡器(10)，其具有至少一个用于输送介质的且可振荡的测量管(14)，该振荡器具有至少一种振荡模式，其本征频率取决于介质的密度；激励器(17)，其用于激励振荡模式；至少一个振荡传感器(18、19)，其用于记录振荡器(10)的振荡；以及操作和评估电路(30)，其被设计为向激振器提供激励信号，获取来自振荡传感器的信号，基于来自振荡传感器的信号确认振荡器的本征频率的当前值以及本征频率的变化，并确定表征介质的密度变化的值，其中该值取决于与本征频率的变化成比例并具有取决于本征频率的归一化的函数。

技术领域

本发明涉及一种用于确定可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备以及一种表征多相介质的方法，其中该测量设备具有至少一个可与该介质接触的振荡器，并且具有至少一种振荡模式，其本征频率取决于介质的密度ρ。这种振荡器可包括单个可振荡的测量管或一对或多对输送介质的可振荡测量管。

背景技术

多相介质可能相当不均匀，尤其是在含气液体的情况下，当气体不是以微气泡的形式溶解在液相中，而是以自由气泡的形式存在于液相中时。自由气泡的存在可能是介质的基本属性，在给定情况下，可能非常感兴趣以定性和/或定量检测。从不均匀介质所流过的测量设备的角度来看，不均匀性表现为密度变化dρ/dt。这些导致振荡器的振荡频率的变化df/dt，其与密度变化dρ/dt相关。因此，对振荡器的振荡频率df/dt的变化的分析提供了一种用于分析密度变化的方法，并且由此提供了一种在给定流量的情况下对介质的不均匀程度的指示。

考虑到本发明领域中可用的测量设备类型的多样性，对于不同的测量设备类型需要做出很大的努力来达到关于自由气泡发生的可比较的确定。为此，通常需要进行一系列的测量，在这些测量中，在每种情况下向测量设备提供包含自由气泡的介质，并且根据自由气泡的浓度，例如根据气体体积分数或气体空隙率GVF，记录观察到的振荡器的频率变化。然后，实施算法，该算法将观察到的频率变化与介质的不均匀性尤其是其气体体积分数相关。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种测量设备和方法，其能够更简单地实施密度变化的分析，更多地独立于与测量设备的特定形式。

本发明的目的通过独立权利要求1中限定的测量设备和独立权利要求12中限定的方法来实现。

本发明的用于确定流动的可流动介质的密度、质量流量和/或粘度的测量设备包括振荡器，该振荡器具有至少一个用于输送介质的测量管，并且具有至少一种振荡模式，其本征频率取决于介质的密度；激励器，用于激励振荡模式；以及至少一个振荡传感器，用于记录振荡器的振荡；以及操作和评估电路，其适于向激振器提供激励信号，记录振荡传感器的信号，基于振荡传感器的信号确认振荡器的本征频率的当前值以及本征频率的变化，并确定表征介质的密度变化的值，其中该值取决于与本征频率的变化成比例并具有取决于本征频率的归一化的函数。

通常，可以根据以下公式基于振荡模式的模式特定本征频率f_i来确定介质的密度ρ：

系数c_0,i和c_1,i是模式特定系数，优选地针对每种测量设备类型或每种测量设备来确认。系数c_0,i受输送介质的测量管的质量的影响，而系数c_1,i取决于测量管的模式特定刚度。系数c_0,i通常为负。

在本发明的另一发展中，该函数与本征频率的变化和本征频率的倒数的三次方成比例。在本发明的该进一步发展的实施例中，在振荡器的振荡模式属于本征频率的情况下，该函数还与振荡器的模态刚度成比例，尤其是与系数c_1,i成比例。