[发明专利]具有调谐元件的电子振动传感器

说明书

本发明涉及用于监测容器(3)中的介质(2)的过程变量的电子振动传感器(1)，至少包括可机械振荡的单元(4)、驱动/接收单元(5)和电子单元(6)，其中所述可机械振荡的单元(4)具有控制元件(13)和两个振荡杆(7、8)，控制元件(13)与所述振荡杆(7、8)中的至少一个振荡杆机械连接并且其刚度可以变化，其中至少一个第一外振荡杆(7)是管状的并且同轴地围绕第二内振荡杆(8)，其中所述两个振荡杆(7、8)中的每一个振荡杆都以下列方式紧固到共享载体(9)，即振荡杆能够横向于振荡杆的纵向方向执行振荡，其中所述驱动/接收单元(5)被设计为通过电激励信号(U_a)将所述两个振荡杆(7、8)激发为方向相反的横向机械谐振振荡，并且接收所述可机械振荡的单元(4)的振荡并将所述振荡转换成电接收信号(U_e)，其中所述电子单元(6)被设计为设定所述控制元件(13)的刚度并且至少从所述电接收信号(U_e)确定所述至少一个过程变量，并且其中所述控制元件(13)包括由具有巨ΔE效应的材料制成的至少一个部件(15)。

技术领域

本发明涉及用于确定和/或监测容纳物中的介质的至少一个过程变量的电子振动传感器，该电子振动传感器包括可振荡单元、驱动/接收单元和电子单元。容纳物例如是容器、罐或者甚至是管道。过程变量例如能够为容纳物中的介质的预定填充水平，或介质的密度或粘度。

背景技术

这种现场设备，也称为电子振动传感器，特别是在填充水平测量装置的情况下，例如具有振荡叉、单杆或膜作为可振荡单元。可振荡单元在操作期间被激励以通过通常为机电换能器单元形式的驱动/接收单元执行机械振荡，该驱动/接收单元继而例如能够为压电驱动器或电磁驱动器。

对应的现场设备由申请人生产，其品种繁多并且例如以商标LIQUIPHANT和SOLIPHANT出售。基础测量原理基本上是已知的。驱动/接收单元通过电激励信号激发机械振荡单元以执行机械振荡。在另一方向上，驱动/接收单元接收可机械振荡单元的机械振荡并将其转换为电接收信号。驱动/接收单元可以是单独的驱动单元和单独的接收单元，或组合的驱动/接收单元。

激励信号以及接收信号都以其频率、振幅和/或相位为特征。然后通常考虑这些变量的变化以确定相应的过程变量。在用于液体的电子振动限位开关的情况下，例如，区分可振荡单元是被液体覆盖的振荡还是自由振荡。然后区分自由状态和覆盖状态这两种状态，例如在LIQUIPHANT仪器的情况下，通常基于不同的谐振频率，因此基于频移用于液体介质，并且在SOLIPHANT仪器的情况下，基于振荡振幅的变化主要用于散装材料(bulk goods)。

将振荡叉作为可机械振荡单元应用的优点在于，两个叉齿以下列方式执行相反相位的振荡，即没有能量或力从叉齿传递到夹持区域，振荡叉通过该夹持区域与膜连接。相反，对于例如在介质可能被卡在叉齿之间的情况下的应用，则使用所谓的单杆振荡器是有利的。然而，在给定情况下，与振荡叉相比，关于信号稳定性以及关于夹持区域上的力的补偿而言，单杆振荡器是不利的。

例如从文献DE3011603A1和DE3625779C2已知具有单杆作为可振荡单元的电子振动传感器的各种实施例。可振荡单元包括两个振荡杆，其中至少一个振荡杆是管状的并且同轴地围绕另一个振荡杆，因此是内振荡杆和外中空振荡杆。此外，两个振荡杆中的每一个都通过像复位弹簧一样作用的弹性保持部固定在共享载体上，使其能够横向于其纵向方向执行振荡。因而，每个振荡杆都与弹性保持部一起形成机械振荡系统，其特征谐振频率由振荡杆的质量惯性矩以及弹性保持器的弹簧常数确定。为了使没有反作用力作用在夹持设备上，由此除了别的以外，振荡能量可能损失，两个振荡杆，即两个振荡系统通常以下列方式实施，即在不接触介质的情况下，它们具有相同的特征谐振频率并执行相反指向的振荡。在给定的激励功率的情况下，振荡振幅最大。相反，在用介质覆盖的情况下，振荡振幅被阻尼或为零。在这种情况下，振幅阻尼是填充水平的量度。