[发明专利]用于振动传感器的相位控制单元

说明书

本发明涉及一种用于确定和/或监测容器(3)中的介质(2)的至少一个过程变量的设备(1)和方法，包括：机械可振荡单元(4)；驱动/接收单元(5)，用于通过电激励信号(U_A)激励机械可振荡单元(4)以执行机械振荡，并且用于接收机械振荡并将其转换成电接收信号(U_E)；电子单元(6)，电子单元(6)被实施为，从接收信号(U_E)开始产生激励信号(U_A)，设置激励信号(U_A)和接收信号(U_E)之间的可预定相移(ΔΦ)，以及从接收信号(U_E)确定和/或监测至少一个过程变量，其中提供相位校正单元(7)，相位校正单元(7)至少被实施为从设备(1)的至少一个部件——特别是驱动/接收单元(5)——的至少一个依赖于过程参数的特征变量，确定相位校正值(ΔΦ_kor)，以及根据相位校正值(ΔΦ_kor)设置可预定相移(ΔΦ)。

技术领域

本发明涉及一种用于确定和/或监测介质的至少一个过程变量的设备以及方法。该设备是振动传感器，并且至少一个过程变量是例如介质的料位、流量、密度和/或粘度。

背景技术

振动传感器广泛应用于过程和/或自动化技术。在料位测量装置的情况下，这种装置具有至少一个机械可振荡单元，例如摆动叉、单个杆或薄膜。在操作过程中，这通过驱动/接收单元(通常以机电换能器单元的形式)被激励，以执行机械振荡。机电换能器单元可以是例如压电驱动器或电磁驱动器。然而，在流量测量装置的情况下，机械可振荡单元也可以被实施为可振荡管道或管路，介质流过该管道或管路，例如在根据科里奥利原理工作的测量装置的情况下。

相应的现场装置由申请人以各种各样的方式生产，并且在料位测量装置的情况下例如在LIQUIPHANT或SOLIPHANT商标下出售。基本测量原理基本上从大量的出版物都能得知。驱动/接收单元借助电激励信号激励机械可振荡单元以执行机械振荡。相反，驱动/接收单元可以接收机械可振荡单元的机械振荡，并将其转换成电接收信号。驱动/接收单元相应地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。

驱动/接收单元在很多情况下是反馈的电气振荡电路的一部分，借助于该反馈的电气振荡电路发生机械可振荡单元的激励以执行机械振荡。例如，对于谐振振荡，必须满足振荡电路条件，根据该振荡电路条件，振荡电路中所有放大的总和或放大因子≥1，并且在振荡电路中出现的所有相位总和为360°的倍数。

为了激励和实现振荡电路条件，必须确保激励信号和接收信号之间的一定的相移。因此，经常为相移设定可预定的值，因此是激励信号和接收信号之间的相移的期望值。从现有技术得知了多种多样的解决方案，有模拟解决方案也有数字解决方案。原则上，例如可以通过应用合适的滤波器，或者也可以通过控制到可预定相移(期望值)的控制回路来执行相移的调整。从DE102006034105A1已知例如一种可调谐移相器。DE102007013557A1中则描述了另外集成具有可调放大系数的放大器，用于额外控制振荡幅度。DE102005015547A1提供了全通滤波器的应用。此外，借助于例如在DE102009026685A1、DE102009028022A1和DE102010030982A1中公开的频率扫描可以调整相移。但是，相移也可以通过锁相环(PLL)控制成可预定的值。这种激励方法是DE102010030982A1的主题。

激励信号以及接收信号都由频率f、幅度A和/或相位表征。相应地，为了确定例如预定料位、流量、密度和/或粘度的过程变量，通常考虑这些变量的变化。例如，在用于液体的振动极限水平开关的情况下，区分可振荡单元是被液体覆盖还是自由地振荡。在激励信号和接收信号之间存在可预定相移的情况下，例如基于不同的谐振频率(因此基于频移)来区分自由状态和被覆盖状态这两种状态。只有当可振荡单元被介质覆盖时，才可以用这种测量装置确定密度和/或粘度。