[发明专利]用于确定和/或监控过程变量的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定和/或监控介质的过程变量的装置。该装置包括：固定在薄膜上的可振荡单元；发送/接收单元，其激励薄膜和可振荡单元振荡并接收可振荡单元的振荡。发送/接收单元是盘状的压电元件。该装置还包括控制/分析单元，其基于可振荡单元的振荡监控和/或确定过程变量。过程变量例如是介质的料位、密度或粘度。

背景技术

已知具有至少一个振荡元件的装置，即所谓的振动检测器用于检测或监控容器中填充材料的料位。振荡元件通常是至少一个振荡棒，其紧固至薄膜。通过电动机械换能器，例如压电元件激励薄膜。由于薄膜的振荡，紧固至薄膜的振荡元件也振荡。

实施为料位测量仪表的振动检测器利用以下效应：振荡的频率和幅度依赖于振荡元件当前的覆盖度，尽管振荡元件可以在空气中自由地无衰减地振荡，但是一旦填充材料上升至部分或完全覆盖振荡元件，振荡元件就会发生频率和幅度改变。基于预定的频率改变(通常，频率被测量)，可以关于达到容器中填充材料的预定料位得到明确的推论。料位测量仪表基本上用于防止过量填充的保护或者用于防止泵空转的保护。

振荡元件的振荡的衰减也受到填充材料的当前密度的影响。于是，在恒定的覆盖度下，与填充材料的密度有函数关系，从而振动检测器最适用于料位和密度确定。在实践中，为了监控和检测容器中的填充材料的料位或密度，利用至少一个压电元件记录薄膜的振荡并将其转换为电接收信号。然后，分析电子装置分析电接收信号。在料位确定的情况中，分析电子装置监控振荡元件的振荡频率和/或振荡幅度，并且一旦测量值低于或超过预定的参考值就用信号通知状态“传感器被覆盖”或“传感器未被覆盖”。相应的向操作人员的报告可以是光学的或声学的。作为替代或者补充，触发切换动作；于是可能打开或关闭容器上的入口阀或出口阀。

DE 100 22 891公开了发送/接收单元的一个特别具有优点的变型，利用它，一方面激励振动检测器的薄膜振荡，另一方面记录薄膜的振荡并将其转换为电信号。在各种情况中都提供两个发送和接收电极，它们基本上为90°扇形片段并且设置在盘状压电元件的同一侧上。压电元件自身被均匀极化并具有圆形横截面。提供转换器用于驱动压电元件。

发明内容

本发明的目的是以这样的方式改进用于确定和/或监控过程变量的装置的结构，使得构造和电路花费尽可能小。

这个目的通过以下特征实现：盘状压电元件具有至少两个片段，它们被基本彼此反向地极化，并且在盘状压电元件背离薄膜的一侧上，施加极性相反的至少两个电极。于是压电元件具有两个片段，它们被彼此反向极化。然而，极化方向应当基本垂直于薄膜。另外，这些片段与极性不同的电极相连。这样的结果是，向电极施加交流电压导致在片段中交替地出现压电元件的层厚度缩小和增加。于是片段在电路上串联。这样更大的优点是，压电元件仅仅必须在一侧上被接触；于是没有电极有必要引至并连接至压电元件的下侧(即，压电元件朝向薄膜的一侧)。这在装置尺寸非常小从而留给导体布线空间非常小的时候非常重要。

在一个优选实施例中，向盘状压电元件背离薄膜的一侧施加正好两个极性相反的电极。该实施例在操作和成本上最小化。与此相关联的是，压电元件仅具有两个片段，它们被基本上彼此相反地极化。具有优点地，电极恰好位于片段上方并且一次仅与一个片段电导通。

在一个实施例中，电极基本上形状相同。这种对称的实施例的优点是不可能发生错误的接触。另外，以这种方式，每次激励压电元件的相等大小的区域振荡。

在一个实施例中，电极具有半圆形片段。这是对称结构的一种特殊的实施例，这种结构也可以适用于两个电极的应用。

在一个实施例中，这样构造并设置电极，使得一个电极环形围绕另一个电极。这个实施例也可以应用于多个电极的情况。优选地，一个电极是圆形的(于是，它是小/内圆半径为零的环形)，其位于压电元件的中部并由其余的电极环形围绕。

在一个实施例中，压电元件在其朝向薄膜的一侧上至少部分提供了导电涂层。另外，在一个实施例中，朝向薄膜的一侧与地导电连接。以这种方式，获得了压电元件的片段的串联电连接。依赖于装置的实施例，朝向薄膜的一侧也可以直接与外壳导电连接。

附图说明

现在根据附图详细解释本发明，附图中：

图1是本发明的装置的示意图；

图2是本发明的装置的截面；和

图3a、3b和3c是压电元件的顶视图。

具体实施方式