[发明专利]对气泡形成具有减小易损性的振动传感器

说明书

本发明涉及一种用于确定和/或监测介质(M)的至少一个过程变量(P)的设备(1)，包括能够机械振动的单元(4)、驱动器/接收器单元(5)和电子单元(6)，其中，驱动器/接收器单元(5)被设计用于借助于电激励信号激励能够机械振动的单元(4)以产生机械振动，并且接收能够机械振动的单元(4)的机械振动并将它们转换成电接收信号，电子单元(6)被设计成基于接收信号生成激励信号，设置激励信号的频率使得在激励信号和接收信号之间存在可预定的相移，并基于接收信号确定至少一个过程变量(P)，能够机械振动的单元(4)包括隔膜(7)，并且膈膜的(7)的面向过程的表面(0)是弯曲的。

技术领域

本发明涉及一种用于确定和/或监测介质的至少一个过程变量的设备，包括能够机械振动的单元、驱动器/接收器单元和电子单元。该介质因此位于容器中，例如，在储存器中或在管道中。该过程变量继而例如是，尤其是，可预先确定的填充水平、流速、介质的密度或粘度。

背景技术

振动传感器通常被用于过程和/或自动化工程。在填充水平测量设备的情况下，它们具有至少一个能够机械振动的单元，诸如例如振动叉、单杆或隔膜。在操作中，它借助于驱动器/接收器单元被激励以产生机械振动，该驱动器/接收器单元通常是机电换能器单元的形式，该机电换能器单元继而能够是，例如，压电驱动器或电磁驱动器。申请人生产了多种对应的现场设备，并且该多种对应的现场设备例如以名称LIQUIPHANT或SOLIPHANT被分布。原则上从许多出版物中已知基本的测量原理。驱动器/接收器单元借助于电激励信号激励能够机械振动的单元以产生机械振动。相反，驱动器/接收器单元能够接收能够机械振动的单元的机械振动并将它们转换成电接收信号。因此，驱动器/接收器单元或者是分开的驱动单元和分开的接收单元，或者是组合的驱动器/接收器单元。

在许多情况下，驱动器/接收器单元由此是电谐振反馈电路的一部分，借助于该电路激励能够机械振动的单元以产生机械振动。例如，对于谐振振动，必须满足谐振电路条件，根据该条件，放大因数≥1并且谐振电路中出现的所有相位导致360°的倍数。为了激励和满足谐振电路条件，必须在激励信号和接收信号之间确保限定的相移。因此经常设置相移的可预定值，因此设置激励信号和接收信号之间的相移的设定值。为此目的，从现有技术已知各种解决方案，包括模拟方法和数字方法，如例如在文献DE102006034105A1、DE102007013557A1、DE102005015547A1、DE102009026685A1、DE102009028022A1、DE102010030982A1或DE00102010030982A1中所描述的。

激励信号和接收信号都由它们的频率ω、幅度A和/或相位Φ来表征。因此，这些变量的变化通常被用于确定相应的过程变量。例如，过程变量能够是填充水平、指定的填充水平或介质的密度或粘度以及流速。例如，给定用于液体的振动式水平开关，区分能够振动的单元是被液体覆盖还是自由振动。这两个条件，自由条件和覆盖条件，例如基于不同的谐振频率，即基于频移，是有区别的。

如果能够振动的单元完全被介质覆盖，则密度和/或粘度继而只能够利用这种测量设备确定。关于密度和/或粘度的确定，从现有技术中同样已知不同的可能性，诸如在文献DE10050299A1、DE102007043811A1、DE10057974A1、DE102006033819A1、DE102015102834A1或DE102016112743A1中公开的那些。

基于机械振动的传感器的一个问题与不同介质中气泡的存在有关。气泡对液体的粘弹性有很大的影响。因此，与考虑的相应过程变量无关的能够振动的单元的振动频率的不期望的变化能够伴随相应过程变量的伪造测量值而发生。

多种因素，诸如过程中的搅拌或泵送操作、介质中压力降低后溶解空气的脱气或者甚至介质温度的变化，都能够导致液体介质中气泡的形成。气泡特别常见地形成于淡水或水溶液中。分开的气泡由此发挥作用，它们既分布在介质中，并且因此也分布在包括能够振动的单元的传感器的相应传感器单元的表面上。