電子振動(dòng)測量裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種確定介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的電子振動(dòng)測量裝置。該電子振動(dòng)測量裝置包括：可振蕩單元；發(fā)送/接收單元（SE），該發(fā)送/接收單元通過發(fā)送信號來激勵(lì)可振蕩單元以執(zhí)行機(jī)械振蕩并接收機(jī)械振蕩，并將該機(jī)械振蕩轉(zhuǎn)換成模擬電接收信號；以及控制/評估單元（MC），該控制/評估單元接收模擬接收信號，數(shù)字化該信號并根據(jù)其確定過程變量且產(chǎn)生發(fā)送信號（S）。本發(fā)明專利技術(shù)包括可控放大器（V1）和控制/評估單元（MC），可控放大器（V1）布置在發(fā)送/接收單元（SE）與控制/評估單元（MC）之間，該可控放大器（V1）接收接收信號（E）并產(chǎn)生適配的接收信號（E’），控制/評估單元（MC）確定接收信號（E）的幅值，并根據(jù)確定的幅值以使得適配的接收信號（E’）的幅值適配于由控制/評估單元（MC）預(yù)定的可數(shù)字化電壓范圍的方式來控制放大器（V1）。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】電子振動(dòng)測量裝置
本專利技術(shù)涉及一種確定介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的電子振動(dòng)測量裝置，該電子振動(dòng)測量裝置包括：可振蕩單元；發(fā)送/接收單元，該發(fā)送/接收單元借助發(fā)送信號來激勵(lì)可振蕩單元以執(zhí)行機(jī)械振蕩并接收機(jī)械振蕩、并將該機(jī)械振蕩轉(zhuǎn)換成模擬電接收信號；以及控制/評估單元，該控制/評估單元接收模擬接收信號、并數(shù)字化該信號并根據(jù)其確定過程變量、且產(chǎn)生發(fā)送信號。該過程變量是容器中介質(zhì)的預(yù)定料位和/或介質(zhì)的密度和/或粘度。振蕩單元優(yōu)選地是振蕩叉；但是，其可以等同地是膜或單個(gè)桿。
技術(shù)介紹
已知呈振蕩叉、膜振蕩器和單個(gè)桿形式的用于確定介質(zhì)的料位、密度、和/或粘度的電子振動(dòng)測量裝置。這些電子振蕩測量裝置的共同之處在于它們具有可振蕩單元，其被激勵(lì)以執(zhí)行諧振振蕩。該激勵(lì)最通常經(jīng)由壓電元件發(fā)生。驅(qū)動(dòng)元件和可振蕩單元一起形成傳感器單元。機(jī)械振蕩被轉(zhuǎn)換成電接收信號并相對于激勵(lì)信號評估其頻率、幅值，和/或相移。這有利地在微控制器中數(shù)字地完成，其經(jīng)由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器被饋送接收信號。該激勵(lì)信號同樣可在微控制器中產(chǎn)生，具有相對于接收信號的預(yù)定相移，并且，例如，經(jīng)由數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器被饋送到可振蕩單元的驅(qū)動(dòng)元件。接收信號的幅值根據(jù)可振蕩單元的振蕩的衰減而變化。電子振動(dòng)測量裝置的傳感器單元因此通常具有非常高的動(dòng)態(tài)范圍。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器必須具有相應(yīng)地高的分辨率以能夠數(shù)字化所有信號。但是，集成到微控制器中的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的分辨率是受限制的且對于這樣高的動(dòng)態(tài)范圍是不足夠的，從而測量裝置可以可靠地確定過程變量的范圍受到了限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)的目的是提供一種電子振動(dòng)測量裝置，其具有與已知電子振動(dòng)測量裝置相比擴(kuò)大了的測量范圍。該目的通過多個(gè)特征來實(shí)現(xiàn)，這些特征包括可控放大器和控制/評估單元，可控放大器布置在發(fā)送/接收單元與控制/評估單元之間，該可控放大器接收接收信號并產(chǎn)生適配的接收信號，控制/評估單元確定接收信號的幅值，并根據(jù)確定的幅值以使得適配的接收信號的幅值適配于由控制/評估單元預(yù)定的可數(shù)字化電壓范圍的方式來控制放大器。放置在接收信號的路徑中的可控放大器實(shí)現(xiàn)了至少部分地補(bǔ)償傳感器單元的動(dòng)態(tài)范圍。優(yōu)選地，可控放大器直接布置在發(fā)送/接收單元后面。接收信號的幅值控制實(shí)現(xiàn)了控制/評估單元的輸入信號的幅值的擴(kuò)散較小。在這種情形中，放大因子可以大于、等于或小于1。因此，下面，術(shù)語“放大”還可意味著衰減。取決于控制/評估單元的實(shí)施例將接收信號的幅值適配于可數(shù)字化電壓范圍確保了可振蕩單元的信號是可數(shù)字化的。優(yōu)選地，為了控制，控制/評估單元確定供應(yīng)到其的適配的接收信號的幅值。在高衰減的情形中，且因此非常低的接收信號幅值，實(shí)現(xiàn)了另一有利效果。在濾波器之前已經(jīng)進(jìn)行信號的放大大大地改善了濾波后的接收信號中的信噪比，從而在這些極端條件情形中也仍然可能進(jìn)行過程變量的可靠確定。在常規(guī)測量裝置的情形中，在高粘度介質(zhì)中，由于強(qiáng)衰減，信號是非常小的，從而混合的干擾使得測量困難或甚至不可能。放大意味著在濾波器之后的混合的干擾信號是可以忽略不計(jì)的。另外，發(fā)送電壓可以通過數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器或通過放大器設(shè)置成使得對于接收路徑中的放大器能夠最優(yōu)地利用形成控制/評估單元的信號輸入的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的范圍。在測量裝置的實(shí)施例中，控制/評估單元是微控制器，其經(jīng)由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器接收適配的接收信號。微控制器確定接收信號的當(dāng)前幅值并調(diào)節(jié)可控放大器的放大使得接收信號可由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器數(shù)字化。當(dāng)振蕩大大地衰減時(shí)，放大因子大于1，且當(dāng)干擾信號混合時(shí)，其小于1，這將超過可數(shù)字化的電壓范圍。放大的接收信號的幅值越好地適配于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓，其可利用的分辨率越好，且可評估的接收信號的帶寬以及因此測量范圍越大。實(shí)施例中，控制以使得適配于可數(shù)字化電壓范圍的接收信號具有基本上恒定的幅值的方式來發(fā)生。適配于直接在發(fā)送/接收單元的控制/評估單元的接收信號的放大意味著模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的小分辨率足以數(shù)字化接收信號。本專利技術(shù)的實(shí)施例中，濾波器元件，具體是帶通濾波器布置在可控放大器和控制/評估單元之間。這將所想要的信號從適配的接收信號濾出。實(shí)施例中，控制/評估單元包括數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，其將發(fā)送信號供應(yīng)到發(fā)送/接收單元。與此關(guān)聯(lián)的是實(shí)施例，其中，在數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器與發(fā)送/接收單元之間布置具有固定放大因子的放大器，用于放大發(fā)送信號。該放大器能夠?qū)崿F(xiàn)更大的幅值變化。另一實(shí)施例提供了控制/評估單元根據(jù)接收信號的幅值以使得接收信號的幅值可適配于可數(shù)字化電壓范圍的方式來控制發(fā)送信號的幅值。發(fā)送電壓的控制是基于接收路徑中可控放大器的可獲得放大并基于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓。例如，在接收的幅值的評估顯示匹配于可數(shù)字化范圍是不可能的情形中，發(fā)送信號的幅值被減半或加倍。本專利技術(shù)的實(shí)施例提供了布置在控制/評估單元的用于發(fā)送信號的信號輸出與發(fā)送/接收單元之間的第二可控放大器，以及該控制/評估單元根據(jù)接收信號的幅值以使得接收信號的幅值可通過第一放大器適配于可數(shù)字化電壓范圍的方式來控制第二可控放大器。該實(shí)施例尤其涉及其中發(fā)送信號不經(jīng)由數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器輸出的情形，因?yàn)檫@同樣可適于控制發(fā)送信號的幅值。基于發(fā)送路徑中的幅值控制最優(yōu)化接收路徑中的幅值控制，因?yàn)榘l(fā)送電壓可由數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器或第二可控放大器以使得接收路徑中的可控放大器能夠最優(yōu)地利用模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的范圍的方式來調(diào)節(jié)。例如，發(fā)送信號的幅值總是以接收路徑中的可控放大器位于其范圍的中間的方式來設(shè)定。或者，發(fā)送電壓僅在接收信號的幅值即使在最大放大后也太小以至于不能評估時(shí)才增加，或者在適配的接收信號不能最優(yōu)地利用控制/評估單元的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器時(shí)才增加。在本專利技術(shù)的實(shí)施例中，可振蕩單元是振蕩叉。在可替換實(shí)施例中，可振蕩單元是膜或單個(gè)桿。該過程變量是容器中介質(zhì)的預(yù)定料位和/或介質(zhì)的密度和/或粘度。附圖說明現(xiàn)將基于附圖更詳細(xì)地解釋本專利技術(shù)，附圖示出如下：圖1是具有幅值控制的控制回路的第一實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)；以及圖2是具有幅值控制的控制回路的第二實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施方式圖1示意性地示出電子振動(dòng)測量裝置的控制回路的部件。發(fā)送/接收單元SE激勵(lì)可振蕩單元進(jìn)行機(jī)械振蕩并還接收其振蕩。發(fā)送/接收單元SE與可振蕩單元（這里指振蕩叉）連接并與其一起形成測量裝置的傳感器單元。優(yōu)選地，發(fā)送/接收單元SE是壓電換能器，其將電信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械信號并將機(jī)械信號轉(zhuǎn)換成電信號。但是，其它實(shí)施例中，發(fā)送/接收單元SE也可以是電磁或磁致伸縮的元件。發(fā)送/接收單元SE被饋送以交流電壓形式的發(fā)送信號S。可振蕩單元的機(jī)械振蕩在發(fā)送/接收單元SE中產(chǎn)生電接收信號E，其相對于發(fā)送信號的幅值、頻率和相移取決于在其中發(fā)生振蕩的介質(zhì)的特性。關(guān)于所要確定的過程變量，接收信號E的評估發(fā)生在控制/評估單元MC中。所示的接收分路與通常的用于具有數(shù)字控制的電子振動(dòng)測量裝置的接收分路的不同在于，這里的接收分路設(shè)有補(bǔ)充的、可控放大器V1。布置在可控放大器V1后的是濾波器元件BP，其優(yōu)選地是帶通濾波器。利用可調(diào)節(jié)放大因子或增益放大的接收信號E’被濾波并被饋送到微控制器MC，微控制器MC用作控制/評估單元。微控制器MC包括在輸入側(cè)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC和在輸出側(cè)的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器DAC。模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC接收被放大且被濾波的接收信號E’并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.09.03 DE 102010040219.21.一種確定介質(zhì)的至少一個(gè)過程變量的電子振動(dòng)測量裝置，包括：可振蕩單元；發(fā)送/接收單元(SE)，所述發(fā)送/接收單元(SE)借助于發(fā)送信號(S)來激勵(lì)所述可振蕩單元以執(zhí)行機(jī)械振蕩并接收所述機(jī)械振蕩，并將所述機(jī)械振蕩轉(zhuǎn)換成模擬電接收信號(E)；以及控制/評估單元(MC)，所述控制/評估單元(MC)是微控制器，所述裝置的特征在于還包括：可控的放大器(V1)，布置在所述發(fā)送/接收單元(SE)與所述控制/評估單元(MC)之間，所述放大器(V1)接收所述接收信號(E)并產(chǎn)生適配的接收信號(E’)，所述控制/評估單元經(jīng)由模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)接收所述適配的接收信號(E’)以形成所述控制/評估單元(MC)的信號輸入，該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)把所述適配的接收信號(E’)轉(zhuǎn)換成數(shù)字適配的接收信號，所述控制/評估單元根據(jù)所述適配的接收信號(E’)確定過程變量并產(chǎn)生所述發(fā)送信號(S)，以及所述控制/評估單元(MC)確定所述適配的接收信號(E’)的當(dāng)前幅值，并且，根據(jù)所確定的幅值，通過調(diào)節(jié)放大程度而控制所述放大器(V1)，以使得所述適配的接收信號(E’)的幅值適配于所述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的基準(zhǔn)電壓。2.如權(quán)利要求1所述的測量裝置，其中，濾波器...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬丁·烏爾班，托比亞斯·布倫加藤納，亞歷山大·米勒，
申請(專利權(quán))人：恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司，
類型：
國別省市：