[发明专利]用于监测机电谐振器的状态的方法

说明书

本发明涉及一种用于监测机电谐振器(2)的至少一个部件(3，4)的状态的方法，该机电谐振器具有至少一个压电元件(4)，该压电元件可以通过电激励信号(A_A)而被激励为机械振动，并且其机械振动可以以输入电信号(A_E)的形式被接收。根据本发明，至少在第一时间点(t₁)和第二时间点(t₂)执行以下方法步骤：a.确定机电谐振器(2)的放大因子(V₉₀)；b.确定机电谐振器(2)的机械质量(Q)；以及c.至少根据放大因子(V₉₀)和机械质量(Q)建立机电谐振器(2)的机电效率(k(t₁))。然后，利用至少在时间点(t₁)建立的机电效率(k(t₁))和在时间点(t₂)建立的机电效率(k(t₂))的比较来计算机电效率随时间的变化(Δk(t))，并且将机电效率随时间的变化(Δk(t))与用于机电效率的变化(Δk(t))的可预定义阈值(Δk)进行比较，并且根据比较来确定状态指标。

技术领域

本发明涉及一种用于监测具有至少一个压电元件的机电谐振器的至少一个部件的状态的方法。机电谐振器可以借助于电激励信号而被激励为机械振动，并且谐振器的机械振动又可以以输入电信号的形式被接收。此外，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装置，该装置可以执行根据本发明的用于状态监测的方法。机电谐振器包括适合于进行机械振动的谐振器元件以及机电换能器单元，该机电换能器单元使得施加到换能器单元尤其是其表面的电位导致换能器单元的机械变形，反之亦然。在本发明的情况下，机电换能器单元包括至少一个压电元件。机电谐振器一方面可以是基本上单个的部件，诸如陶瓷谐振器或振荡石英晶体。然而，它也可以是例如电子振动传感器，其包括机电转换器单元形式的驱动/接收器单元和作为谐振器元件的机械振动单元。

背景技术

电子振动传感器通常用在过程和/或自动化技术中。在料位仪的情况下，机械振动单元通常以音叉、单杆或隔膜的形式存在。在流量计的情况下，机械振动单元也可以被设计为振动管，相应的介质流动通过该振动管-例如在根据科里奥利原理操作的测量仪器中。在连续操作中，机电转换器单元形式的驱动/接收器单元将机械振动单元激励为机械振动，在本申请的情况下，其包括至少一个压电元件。

相应的现场仪表由申请人以多种形式制造，并且在料位仪的情况下，例如以名称LIQUIPHANT或SOLIPHANT出售。原则上从众多的出版物中获知基本测量原理。驱动/接收器单元借助于电激励信号将机械振动单元激励为机械振动。相反，驱动/接收器单元可以接收机械振动单元的机械振动并且将它们转换成输入电信号。因此，驱动/接收器单元要么是单独的驱动单元和单独的接收器单元，要么是组合的驱动/接收器单元。在许多情况下，驱动/接收器单元是反馈电子振荡电路的一部分，机械振动单元借助于该电路被激励为机械振动。例如，对于谐振振动，必须满足振荡电路条件，根据该振荡电路条件，振荡电路中的所有放大之总和/或放大因子≥1，并且在振荡电路中产生的所有相位导致360°的倍数。

为了激励电子振动传感器并因此满足振荡电路条件，必须保证激励信号和输入信号之间具有某种相移。因此，经常设定相移的可预定义值，即激励信号和输入信号之间的相移的设定值。为此目的，来自现有技术的采用模拟和数字方法两者的各种解决方案已变为已知的。例如，通常使用合适的滤波器来设置可预定义的相移，或者通过控制回路将存在的相应相移控制为可预定义的相移-设定值。在这个方面，从DE102006034105A1已知使用了可调移相器。相比之下，在DE102007013557A1中描述了放大器附加集成了用于附加控制振动幅度的可调放大因子。根据DE102005015547A1，进而使用了全通滤波器。也有可能基于输入信号中存在的相应频率借助于如同例如在DE102009026685A1、DE102009028022A1和DE102010030982A1中公开的所谓的“频率搜索”或者借助于如在DE102010030982A1中描述的锁相环(PLL)来设置激励和输入信号之间的相移。