[发明专利]用于可靠地确定和/或监测过程变量的设备

说明书

本发明涉及一种用于确定和/或监测粘度、密度、和/或预定填充水平的设备，所述设备具有激励/接收单元(1)，其激励机械振动单元(2)振动，其中，设置有连接至激励/接收单元(1)并且具有测量分支(31)和与之分开的检查分支(32)的控制/评估单元(3)。检查分支(32)被配置成将激励信号施加于激励/接收单元(1)，接收机械振动单元(2)的振动并且根据接收的振动确定机械振动单元(2)和/或激励/接收单元(1)的至少第一故障和不同的第二故障(F1、F2、...)，其中，检查分支(32)的激励信号具有连续变化的频率，所述频率由频率/时间函数描述并且经历机械振动单元(2)的多种模式(M1、M2、...)。

技术领域

本发明涉及一种用于安全确定和/或监测介质的至少一个过程变量的装置。例如，介质的过程变量是粘度、密度或者预定填充水平。例如，介质在容器、储槽或者管线中。例如，介质是液体或者固体、粉状或者颗粒状介质。

背景技术

在过程和/或自动化技术中，现场装置用于确定和/或监测过程变量——具体地，物理或者化学过程变量。现场装置通常包括至少一个传感器单元，该至少一个传感器单元至少部分地并且至少暂时地与过程接触。在本申请的上下文中，现场装置在原理上是在过程附近使用的并且提供或者处理与过程相关的信息的所有测量装置。例如，现场装置是填充水平测量装置、流量计、压力和温度测量装置、pH-氧化还原电位计、电导率仪等，这些装置用于记录相应的过程变量，诸如填充水平、压力、温度、pH值和导电率。这些现场装置由E+H集团以各种配置制造和销售。

在大量的这些现场装置中，与过程接触的传感器单元基于机械振动单元。在水平测量装置的情况下，例如，这种所谓的电子振动传感器具有音叉、单个杆或者作为机械振动单元的薄膜。在操作期间，通过激励/接收单元(通常呈机电换能器的形式)将该薄膜激励为机械振动，该激励/接收单元又可以是压电驱动器或者电磁驱动器。在具有至少一个振动单元的流量计的情况下，该振动单元还可以被设计为振动管，通过相应介质(诸如，在根据Coriolis原理工作的传感器中)横穿该振动单元。

为了简单起见，对电子振动传感器的以下描述限于具有振动单元的填充水平测量装置，在适当的点处对在发明解决方案的其它可能的申请进行参考。基于电子振动传感器的对应的填充水平测量装置由申请人销售——例如，以LIQUIPHANT或者SOLIPHANT为名。

基本测量原理在本质上是已知的。激励/接收单元经由电气激励信号激励机械振动单元机械振动。相反，激励/接收单元可以接收机械振动单元的机械振动并且将该机械振动转换成电气接收信号。因此，激励/接收单元是单独的激励/激发单元和单独的接收单元或者组合的激励/接收单元中的任一者。根据机械振动单元的接收到的振动(其自然频率、谐振频率、相对于激励、振幅、和/或变化的相位)，然后识别或者确定和/或监测至少一个过程变量。

根据应用领域，对电子振动传感器或者其它传感器的功能安全提出了非常高的要求。通过使用各种级别或者所谓的“安全完整性级别”(SIL)对功能安全进行分类。用于提供功能安全传感器的一种方式是使用多个传感器，并且因此实现特定冗余。另一种可能性是监测和显示传感器的可能的故障。

对于在应用期间处于安装状态的传感器而言，在此处有利的是可以监测和显示安装状态下的故障。特别有利的是，如果在操作期间发生对可能的故障的监测，并且因此确定和/或监测过程变量是同时的。

在现有技术中，用于监测电子振动传感器的各种故障的各种方法已经是已知的。