[发明专利]确定振动元件的振动响应参数

说明书

提供了一种确定振动元件（104）的振动响应参数的方法（900、1000）。方法（900、1000）包括用第一驱动信号以第一频率对振动元件（104）进行振动，从以第一频率振动的振动元件（104）接收第一振动信号，测量第一相位差，该第一相位差是第一驱动信号和第一振动信号之间的相位差。方法（900、1000）还包括用第二驱动信号以第二频率对振动元件（104）进行振动，从以第二频率振动的振动元件（104）接收第二振动信号，测量第二相位差，该第二相位差是第二驱动信号和第二振动信号之间的相位差。方法（900、1000）还包括使用第一相位差和第二相位差来确定振动元件（104）的相位差和频率中的至少一个。

技术领域

下面描述的实施例涉及振动传感器，并且更具体地涉及确定振动传感器中的振动元件的振动响应参数。

背景技术

诸如振动密度计和振动粘度计之类的振动传感器通过检测在存在将被表征的流体的情况下振动的振动元件的运动而操作。振动元件具有振动响应，所述振动响应可以具有诸如谐振频率或品质因数Q之类的振动响应参数。振动元件的振动响应通常受到与流体相结合的振动元件的组合质量、刚度和阻尼特性的影响。可以通过处理从与振动元件相关联的一个或多个运动换能器接收的一个或多个振动信号来确定与流体相关联的属性（诸如密度、粘度、温度等）。振动信号的处理可以包括确定振动响应参数。

图1示出了现有技术的振动传感器，其包括振动元件和与振动元件耦合的计量电子装置。现有技术的振动传感器包括用于对振动元件进行振动的驱动器以及响应于振动创建振动信号的敏感元件（pickoff）。振动信号通常是连续时间或模拟信号。计量电子装置接收振动信号，并处理振动信号以生成一个或多个流体特性或流体测量。计量电子装置确定振动信号的频率和振幅两者。振动信号的频率和振幅可以被进一步处理以确定流体的密度。

现有技术的振动传感器使用闭环电路为驱动器提供驱动信号。驱动信号通常基于接收的振动信号。现有技术的闭环电路修改或并入振动信号或振动信号的参数至驱动信号中。例如，驱动信号可以是接收的振动信号的放大的、调制的或以其它方式修改的版本。接收的振动信号因此可以包括使得闭环电路能够实现目标频率的反馈。使用该反馈，闭环电路递增地改变驱动频率，并且监视振动信号直到达到目标频率为止。

可以根据驱动信号和振动信号之间的相位差是135°和45°情况下的频率来确定诸如流体的粘度和密度之类的流体属性。表示为第一非谐振（off-resonant）相位差φ1和第二非谐振相位差φ2的这些理想的相位差能够对应于半功率或3dB频率。将第一非谐振频率ω1定义为第一非谐振相位差φ1为135°情况的频率。将第二非谐振频率ω2定义为第二非谐振相位差φ2为45°情况下的频率。在第二非谐振频率ω2处进行的密度测量可以独立于流体粘度。因此，在第二非谐振相位差φ2是45°的情况下进行的密度测量可以比在其它相位差处进行的密度测量更准确。

在测量之前，第一和第二非谐振相位差φ1、φ2通常不是已知的。因此，使用如前述中描述的反馈，闭环电路必须递增地接近第一和第二非谐振相位差φ1、φ2。与闭环电路相关联的递增接近可引起在确定振动响应参数中的延迟，并且因此引起在确定流体的粘度、密度或其他属性中的延迟。在确定此类测量中的延迟在振动传感器的许多应用中可能是过分地（prohibitively）昂贵的。

因此，存在对确定振动元件的振动响应参数的需要。还存在对以期望地快速和准确的方式确定振动响应参数的需要。

发明内容

提供了一种确定振动元件的振动响应参数的方法。根据实施例，该方法包括用第一驱动信号以第一频率对振动元件进行振动，从以第一频率振动的振动元件接收第一振动信号，测量第一相位差，该第一相位差为第一驱动信号和第一振动信号之间的相位差。该方法还包括用第二驱动信号以第二频率对振动元件进行振动，从以第二频率振动的振动元件接收第二振动信号，测量第二相位差，该第二相位差是第二驱动信号和第二振动信号之间的相位差，并且使用第一相位差和第二相位差来确定振动元件的频率和相位差中的至少一个。