[发明专利]科里奥利质量流量传感器

说明书

本发明涉及科里奥利(Coriolis)质量流量传感器，这种传感器能借助进口端的与出口端的连接件分别插入管道中。

在按科里奥利质量流量原理工作的质量流量测量器件中，进行测量时是以下述事实为依据的：如所周知，流过属于振荡系统的至少一个平直或弯曲的振荡测量管的待测量的流体，受科里奥利力的影响。结果，此测量管便振动，其输入端管段相对于输出端管段有一定的相移。这种相移的大小便成为测定质量流量的量度。

上述相移是由振荡传感器拾取的，振荡传感器赋予机械振动以由大小与相位表示的电变量，根据此电变量，可以用电子方法测定质量流量。

一或多根测量管的振荡一般是由具有永磁铁的电磁激励装置激励，这种装置具有芯子，还可能具有电枢和至少一个激励线圈，例如，美国专利5218873与55531126号中以及WO-A88/02475或WO-A93/03336号的专利中所详细描述的。

此激励线圈由激励电流源供给以线圈电流，例如在美国专利4801897号中作为锁相环所描述的，结果使得这一线圈电流的频率锁定到振荡系统的瞬时机械谐振频率，这一频率取决于待测量的流体的密度，于是这两个频率一般是一致的。

具体到美国专利5531126号所述的具有一测量管和一等效管的这种质量流量传感器中，机械振荡系统谐振频率与振荡系统的工作频率稍有不同，例如差几个赫兹。

要是振荡系统此时由例如来自相连接的管道且含有与此振荡系统的机械谐振频率相同频率的干扰振荡所激励，则这一由干扰引起的且在激励电流激励之外的激励会损害测量结果。

为此，本发明的目的之一便在于以尽可能最佳的方式来减少上述损害。

针对上述目的，本发明的主要内容便是这样一种科里奥利质量流量量传感器，这种传感器能借助进口端连接件和出口端连接件插装到管道内，它具有：振荡系统，此系统包括至少一根测量管，待测量的流体在工作时即流过该管；用来振荡此振荡系统的电磁激励装置，此激励装置具有至少一个由激励电流源供电的低电阻激励线圈、包括有永磁铁的芯子、以及电枢；电容器，它以并联电路方式与激励线圈耦合而其电容则作为激励线圈电感的函数来选择，使得由此电容器与激励线圈形成的并联谐振电路的谐振频率近似于此振荡系统的机械谐振频率；以及用于测量进口端振荡的第一传感器和用于测量出口端振荡的第二传感器，所述第一传感器设在测量管中心与进口端连接件之间，所述第二传感器设在测量管中心与出口端连接件之间，所述第一传感器与进口端连接件之间的距离等于所述第二传感器与出口端连接件之间的距离。

根据本发明的第一最佳实施例，此电容器并联地与单一激励线圈连接。

根据本发明的第二最佳实施例，此激励线圈作为初级线圈而与次级线圈一起设置在芯子上，同时此电容器则与此次级线圈并联。

根据本发明的第三最佳实施例，所述芯子是带绕芯子。

本发明的优点之一是，激励线圈和与它耦合的电容器形成了用于所供应的激励电流的并联谐振电路，而使得电流峰值发生在其谐振频率区，由此产生出与所供应的激励电流相比显著加大了的激励力。

本发明的另一个优点是，机械干扰振荡，特别是在与振荡系统的机械谐振频率相同频率下的机械干扰振荡，已受到与激励线圈耦合并与之桥接的电容器的很强的阻尼。这是由于与上述的供电给并联谐振电路的激励电流源不同，此干扰信号源的电当量是给激励线圈与电容器形成的低电感的串联电路供电，这样，由于此激励线圈的低电阻和因此而有的低的串联谐振电阻，实际上是给一短路供电，使得此干扰频率信号实质上是短路的，从而不再有损于测量结果。

下面参照阐明典型实施例的附图来更详细地说明本发明。

图1示明本发明的激励装置与相关的激励电源的电路图；

图2示明此激励装置第一种变型的剖面；

图3示明此激励装置第二种变型的剖面；

图4示明此激励装置第三种变型的剖面；

图5示明此激励装置第一种变型改进形式的剖面；

图6示明此激励装置第二种变型改进形式的剖面；

图7示明根据图5与图6改进形式的电路图；

图8以局部纵剖图示明将此激励装置用于第一型的，即具有单一测量管的质量流量传感器中的情形；

图9以局部纵剖图示明将此激励装置用于第二型的，即具有单一的平直测量管和与其平行的等效管的质量流量传感器中的情形；

图10以局部纵剖图示明将此激励装置用于第三型的，即具有单一的平直测量管和与其共轴的等效管的质量流量传感器中的情形；而