CN102460090B - 振动元件装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种振动叉液位开关，所述振动叉液位开关具有可选的自检模式。各个模式可由用户选择，从而使得开关易于适用于不同粘度的液体。这转而允许确定更宽范围的故障模式。

Description

振动元件装置

技术领域

本发明涉及振动元件装置，更具体地涉及当以振动叉液位传感器的形式提供时的这样的装置。

背景技术

振动叉液位传感器的原理很简单。由压电晶体组件和相连的电子电路引起音叉以其共振频率振动。众所周知，共振频率取决于叉是否浸入液体而变化。频率变化由电子电路检测，以变换传感器的输出。如果传感器被配置成使得当未浸入时指示“接通”，而当浸入时指示“断开”，则该传感器被说成是常干型的。“干”频率通常为仪器所达到的最高工作频率。

在一些应用中，该传感器被用来确定较低的液位，因此通常是浸入液体中的。在这种情况下，当叉暴露或未被覆盖时，发生频率变化。但是，与上述示例一样，对这种变化进行检测以用来变换传感器的输出。在这种情况下，浸入状态将通常为“接通”，而未覆盖状态将通常为“断开”。因此，在这种配置中，该传感器被说成是常湿型的。“湿”频率通常为传感器对于给定液体所达到的最低工作频率。

这种类型的传感器在安全关键的应用中有潜在用途。例如，在传感器的故障会导致危险的溢出的情况下作为高液位罐警报器，在传感器的故障会导致泵无润滑运转和过热的情况下作为低液位警报器。因为在这样的应用中传感器的故障会导致危险，所以理想的是包括某一形式的自检。

已知的自检形式包括检查叉/电子电路所产生的频率是否在参考界限内。可以基于特定音叉在校准(以将制造公差纳入考虑)期间的“干”频率来计算这些参考界限。如上所述，当传感器为“干”时，在空气中产生最高频率。当叉浸入液体中时，该频率下降。频率随着与叉接触的液体的粘度增大而下降，当液体具有高粘度时产生最低频率。

参考频率被设置成稍高于“干”频率(“太干”)和稍低于“湿”频率(“太湿”)。当频率高于“太干”频率或低于“太湿”频率时，发出错误信号。

上述自检方法具有如下缺点：当传感器与高粘度的液体一起使用时，存在来自叉的信号的完全损失。所指示的频率为零，而零落在参考界限之外。这通常会引发错误信号，然而，鉴于这一点，现有装置工作使得零频率被视为特殊情况并被定义为有效的“湿”信号。但是这转而降低了错误检测处理的效果，因为大多数普通的故障模式也导致信号的完全损失；因此，在这些情况下不能够在高粘性的液体中区分真正的错误与“湿”信号。

真正的错误或故障模式包括：内部导体损坏或连接故障，一个或多个压电驱动元件的损坏或结合破坏，压电驱动元件与叉之间不充分的物理接触，以及由于长期暴露在高温下导致的一个或多个压电元件的老化。

可以理解，当传感器用作低液位警报触发器时，该问题会加剧。在这种情况下，上文描述的标准自检会将由错误导致的零频率视为指示“湿”，并会因此掩盖“干”低液位警报信号，从而产生危险故障的可能性。这阻碍了在安全关键的低液位应用中使用所描述的方法。

本发明的目的在于提供一种形式的振动元件装置，该振动元件装置将解决上述问题；或至少将提供一种新颖有益的替选方案。

发明内容

本发明的一个方面提供一种振动元件液位开关，该振动元件液位开关具有多个可选的可由用户选择的自检模式。

优选地，所述模式中的一个模式将零频率读数定义为错误。

优选地，所述开关还包括可操作来在工作中指示具体自检模式的指示。

优选地，所述指示为可视指示。

能够执行本发明的方式上的多种变型对本领域技术人员来说是显而易见的。以下描述仅意在作为执行本发明的一种装置的示例，不描述其变型或等同方案不应当被视为限制。在任何可能的情况下，对具体元件的描述应当被视为无论是在目前还是在未来都包括其任意和所有的等同方案。

附图说明

现在将参照附图描述实施本发明的振动元件装置的可用实施例，在附图中：

图1：示出通常的罐设施，在该罐设施中，罐内容物的液位由根据本发明的装置来监测；

图2：示出实施本发明的装置的放大的等比例视图；以及

图3：示出概述根据本发明的装置的状态和设置的表格。

具体实施方式

本发明提供一种振动元件装置，其优选地以音叉液位开关5的形式。众所周知，开关5被安装来提供对达到特定界限的液位的响应。参照图1，第一开关5A可被安装在罐6上，以在液位7达到最大液位时做出响应，而开关5B可被安装，以在液面达到最小液位时做出响应。

在示出的具体情况下，开关5A优选地被配置成使得当叉未被覆盖(“干”)时开关为“接通”。随着叉被上升的液面浸没(“湿”)，共振频率减小。当频率的减小下降到阈值以下时，会被开关的内部电子器件感测到，然后开关变成“断开”状态。这种到“断开”的状态改变可被例如用来关闭给罐6供应流体的泵。

开关5B将优选地以与开关5A相反的方式来配置，使得当叉浸入流体中(“湿”)时开关为“接通”。随着流体的液位下降到开关5B(“干”)的叉以下，共振频率增大。

当这种增大超过另一阈值时，会被感测到并触发到“断开”状态的改变。该到“断开”的状态改变可被例如用来关闭从罐6抽取流体的泵。

如上所述，开关5可被用在安全关键的情况中。因此需要包括某一形式的自检，使得在开关失灵或故障的情况下产生警报。失灵或故障可能例如由以下原因导致：开关中的导体损坏或连接器故障，一个或多个压电驱动元件的损坏或结合破坏，以及由于长期暴露在高温下导致的一个或多个压电元件的老化。故障还可能由以下原因导致：例如由于施加给一个或多个压电元件的夹持力松弛，而引起这一个或多个压电驱动元件与叉之间缺乏充分的物理接触。在所有这些情况下，失灵将导致频率下降到零。如上所述，这导致了问题，因为在过去的自检方法中，当开关被配置成使得“干”为“接通”时，零频率被视为指示与高粘性液体接触而不是被视为故障。

通过提供多于一种的可由用户选择的自检模式，本发明克服了该问题。可选的模式可包括现有技术的检查模式、新的标准自检模式和新的增强自检模式，如下文所述。

现有技术的自检模式如上所述，其输出在图3中概述。

在标准自检模式中，自检可被如上所述地描述为将在“湿”的情况下的零频率解读为指示与粘性流体接触。在第二或增强的自检模式中，零频率将被视作故障的指示。

现在参照图2，实施本发明的一种音叉液位开关包括从壳体11中伸出的叉组件10。壳体内包含已知类型的压电晶体组件，当该压电晶体组件被施加振荡电势时，其引起叉组件10振动。同样包含在主体11内且用12以虚线轮廓示意性指示的是电子仪器组件，该电子仪器组件包括用于压电组件的驱动器电子器件，还有用于确定频率变化并响应该频率变化来改变开关5的状态的电子器件。

位于壳体的上部并从电子器件12获得功率的是指示器LED(发光二极管)13。该LED 13例如在开关处于正常工作时将产生一连串单闪或被连续地点亮，而在错误如介绍的那样创建时将产生一连串双闪。

该开关优选地提供对选定的具体自检模式的可视指示。例如，在现有技术的模式中，LED可被编程为闪绿光；而在标准模式中，LED可被编程为闪红光。在增强模式中，LED可例如被编程为闪琥珀色光。除此以外或取而代之，电子器件12可以被配置和编程为经由通讯线路或网络发送模式状态信号和/或错误信号。

优选地通过旋转开关14来选择具体的工作模式。开关14还可以用于选择“常干”和“常湿”配置。

最后，该开关还可包括盖15，盖15能够被旋紧安到壳体11上以覆盖和保护开关14，并阻止对开关的干扰。盖中设置有孔16，孔16与LED13对准，使得当盖15在适当的位置时始终能够看见LED的状态。

对各种模式的设置和输出的概述在图3中示出。推荐“湿＝接通”用于低液位开关，例如图1中的开关5B，而推荐“干＝接通”用于高液位开关，例如图1中的开关5A。可以看出，在现有技术的检查模式规定将“干＝接通”下的零频率(“错误(没有振荡)”)视为正常工作时，在几乎不存在或不存在与高粘性液体一起使用的可能性的情况下所选择的本文中提出的增强自检将零频率识别为失灵。

因此可以理解，至少在所描述的实施例的情况下，本发明提供单一形式的音叉液位开关，该音叉液位开关不仅可以指示已知装置上更宽范围的错误，而且可以使得装置能够快速容易地适用于粘性液体，同时还保留失灵指示。

Claims (2)

1.一种振动元件液位开关，所述振动元件液位开关具有：工作中的可选的自检模式，其中，所述可选的自检模式包括标准自检模式和增强自检模式，在所述标准自检模式中，在湿的情况下的零频率被解读为指示与粘性流体接触，在所述增强自检模式中，零频率被解读为故障；选择所述自检模式之一的用户操作的开关装置；以及能够操作以在工作中指示具体自检模式的指示。

2.根据权利要求1所述的振动元件液位开关，其中，所述指示为可视指示。