[发明专利]用可振荡单元确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用可振荡单元确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的方法，其中该可振荡单元以发射信号的形式在可振荡单元的工作范围中的预定频带内通过频率搜索扫描相继地激励，以一个接一个的离散的激励器频率振荡，其中以接收信号的形式接收可振荡单元的相应的振荡，其中，借助频率搜索扫描探查该激励器频率，在此情形下，可振荡单元以在发射信号和接收信号之间具有预定相移的振荡频率振荡，并且其中发射/接收单元激励可振荡单元以探查的振荡频率振荡，或者其中，启动随后的频率搜索扫描。

该过程变量例如是介质的预定填充水平、介质的相界、密度或者粘度。

利用电子振动测量装置，能够探测或者监测大量的物理变量，诸如，例如在容器中或者在管线中的介质的填充水平、相界、密度或者粘度。本受让人使用商标Liquiphant和Soliphant提供多种这样的测量装置。

背景技术

电子振动测量装置具有可振荡单元，可振荡单元通常包括膜和在其上紧固的振荡杆或者具有两个尖的振荡叉。然而，还出现其可振荡单元仅仅是膜的已知电子振动测量装置。

激励可振荡单元以谐振频率振荡通常经由压电堆或者双压电晶片驱动或者经由电动驱动元件发生，其中驱动单元通常被体现为组合的发射/接收单元。发射信号和接收信号具有通常处于90°附近的限定范围中的相移。

关于填充水平测量，利用了以下效应，即，当可振荡单元的覆盖程度改变时，振荡频率和振荡幅度改变。在空气中，发生无阻尼振荡，而在以介质覆盖可振荡单元的情形下，振荡被阻尼。利用振荡幅度或者振荡频率的这个改变来探测达到预定填充水平，通常是最大填充水平，用于溢出保护或者为了防止空转的最小填充水平。

而且，振荡叉或者振荡杆的振荡幅度依赖于正在拖曳多大的质量。如果介质的密度或者相态改变，则这影响可振荡单元的振荡，从而能够利用电子振动测量装置探测在不同的相态之间的过渡，还有密度变化。以类似的方式，当介质的粘度增加时，振荡被阻尼。

为了设定激励器频率，使得可振荡单元以在发射信号和接收信号之间的预定相移来振荡，本受让人已经开发了一种利用频率搜索扫描的方法。相应的专利申请(申请号DE 102009026685)已经提交但是尚未公布。将在这里简要地描述该方法。

在频率搜索扫描中，可振荡单元被相继地激励以离散的、紧密相邻的频率振荡并且探查对应于预定相移的频率。在这种情形下，频率的探查经由相位选择性整流以及随后的低通滤波来发生。相对于接收信号延迟预定相移的矩形信号与接收信号相乘。如果在发射信号和接收信号之间的相移对应于预定相移，则这个乘积仅仅包含正的部分，而在相反的情形下，它还具有负的部分。能够以模拟或者数字方式实现所描述的估计方法。在这种情形下带有模拟部件的实施例具有两个缺点。一方面，电路复杂度较高，并且另一方面，在预定相移下振荡频率的确定相对不准确。在该方法的数字实施的情形下的优点包括不出现高的电路复杂度，并且另外能够以高准确度确定振荡频率。然而，数字方法的缺点是，它是非常计算密集型的，这使得需要高的计算能力。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种用于频率搜索扫描的简单估计的方法。

利用包括以下内容的特征来实现该目的：通过在选定时间点离散地采样接收信号探查在预定相移下的振荡频率，其中选定时间点依赖于在发射信号和接收信号之间的预定相移，并且参考幅度来估计以离散的激励器频率采样的接收信号的电压值U_i。

因为接收信号仅仅在选定时间点处被离散地采样，所以与全部接收信号被进一步处理的方法相比，被存储并且被进一步处理的测量点的数目减小。以此方式，所要求的计算能力降低。进一步的优点在于，所述估计基本以数字方式发生，与模拟实施相比较，这节约了时间和制造成本。所使用的部件能够具有高的公差，因为例如噪声被过滤掉，从而仍然实现了准确的结果。