CN103562690A - 振动型测量变换器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种测量变换器，用于产生与流动介质的参数相对应的振动信号，该参数可以是诸如质量流量，密度和／或粘度，该测量变换器包括具有壳体端(100+)和壳体端(100#)的测量变换器壳体，以及由在测量变换器壳体内从壳体端(100+)延伸到壳体端(100#)的至少两个管(11，12)形成的管装置。这两个管中的至少一个管(11)实施为用于输送流动介质的测量管，并且管(12)通过耦合元件(25)与管(11)机械连接从而形成入口侧耦合区域(11+，12+)，以及通过耦合元件(26)与管(11)机械连接从而形成出口侧耦合区域(11#，12#)。耦合元件(25)距离壳体端(100+)与耦合元件(26)距离壳体端(100#)的距离相同。而且，耦合元件(25)关于管装置的虚拟纵轴(K)具有弯曲刚度，其偏离耦合元件(26)关于管装置的所述虚拟纵轴(K)的弯曲刚度，其中所述虚拟纵轴虚拟地连接到耦合元件(25)的质心(M25)和耦合元件(26)的质心(M26)且以相同的交角与耦合元件(25)和耦合元件(26)虚拟地相交。

Description

振动型测量变换器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种振动型测量变换器以及这种振动型测量变换器的制造方法。此外，本发明还涉及借助这种测量变换器形成的测量系统。
背景技术
在工业测量技术中，尤其是还与自动化制造过程的控制和监测相关联的技术领域，用于确定在例如过程管线，例如管线中流动的介质的特征测量变量，以及介质例如液体和／或气体的特征测量变量，通常使用这种测量系统，其中利用振动型测量变换器及连接到其上的变送器电子器件，通常是容纳在单独的电子壳体中的变送器电子器件，能引起流动介质的反作用力，例如科里奥利力，并且产生重复地从这些力推导的测量值，例如质量流量，密度，粘度或相应地表示至少一个被测变量的一些其它过程参数。这种测量系统-通常由具有集成的测量变换器的结构紧凑型在线测量设备形成，诸如，例如，科里奥利质量流量计-早已为人所知且在工业应用中已获证明。这种具有振动型测量变换器的测量系统或其单个的部件已经在例如EP-A421812，EP-A462711，EP-A763720，EP-A1248084，US-A4680974，US-A4738144，US-A4768384，US-A4801897，US-A4823614，US-A4879911，US-A5009109，US-A5050439，US-A5359881，US-A5602345，US-A5610342，US-A5734112，US-A5796011，US-A5926096，US-A5969264，US-B7127952，US-A6092429，US-B6311136，US-B6883387，US-B7325461，US-B7392709，US-B7421350，US-B7610795，US-A2010／0050783，US-A2010／0251830，US-A2010／0242623，WO-A96／08697，WO-A98／40702，WO-A2004／099735，WO-A2005／050145，WO-A2007／040468，WO-A2008／059015，WO-A2010／059157，或受让人的未在先公开的德国专利申请DE102009046043.8中进行描述。
这里示出了包括至少两个相同构造的测量管的测量变换器，测量管大体为直的或者弯曲状，例如U形或V形，容纳在测量变换器壳体中，用于输送介质，在给定情形下，介质还是不均匀的，非常热并且甚至非常粘稠的。该至少两个测量管，例如在提及的US-A5734112，US-A5796011，或US-A2010／0242623中示出的，可以通过在入口侧延伸的、位于测量管与入口侧连接法兰之间的分流器，也可以通过在出口侧延伸的、位于测量管与出口侧连接法兰之间的分流器集成到过程管线上，以便形成具有相互并行连接的流动路径的管装置。但是，该测量管，例如在EP-A421812，EP-A462711，EP-A763720中示出的，可以通过入口和出口管件集成到过程管线上，以便形成具有单个横跨流动路径的管装置。在测量操作中，使流经介质的测量管并行或串行，此后被引起振动，为的是产生受介质流动贯穿影响的振荡形式。
在具有弯曲状的测量管的测量变换器的情形中，选择的激励振荡形式-即所谓的有效模式，通常是本征振荡形式(本征模式)，在这种情形中，每个测量管作为悬臂梁以至少部分自然共振频率(本征频率)下的类钟摆方式关于测量变换器的虚拟纵轴移动，由此根据质量流量在穿过的流动介质中引起科里奥利力。这些会导致这样的事实，即在弯曲状测量管，因此，类钟摆悬臂梁振荡的情形中，叠加在有效模式的激励的振荡上的是根据与有效模式，具有较高的(振型)阶次相比所谓的科里奥利模式的至少一个类似的自然第二振荡形式的相同频率的弯曲振荡。在具有弯曲状的测量管的测量变换器的情形中，这些在由科里奥利力作用的科里奥利模式中的悬臂梁振荡通常对应于本征振荡形式的振荡，在这种情形中，测量管还关于垂直于纵向轴定向的虚拟垂直轴进行旋转振荡。相反，在具有直的测量管的测量变换器的情形中，为了产生质量流量依赖关系，通常选择有效模式的科里奥利力，在这种情形中，每个测量管基本上在振荡的单独虚拟平面内至少部分地进行弯曲振荡，使得相应地，科里奥利模式的振荡实施为与有效模式振荡共面的、相同振荡频率的弯曲振荡。
为了至少两个测量管的振荡的有源激励，振动型测量变换器还具有激励机构，在操作中由电驱动器信号驱动，例如，由提及的变送器电子器件以及在其中相应地提供的的专用驱动电路产生并相应地调节的被控电流。激励机构，借助于至少一个机电的，尤其是电动力的振荡激励器激励测量管，振荡激励器在操作中有电流流过并且实际上直接，尤其是差分地作用到至少两个测量管，使得它们以有效模式执行弯曲振荡，尤其是反相等幅的弯曲振荡。此外，这种测量变换器包括具有振荡传感器的传感器装置，尤其是电动力的振荡传感器，用于至少逐点地记录至少一个测量管入口侧和出口侧的振荡，尤其是反相等幅的、科里奥利模式的测量管弯曲振荡，以及用于产生作为测量变换器振动信号使用的传感器电信号，并且该电信号受待记录的过程参数的影响，过程参数诸如，例如，质量流量或密度。在已论述过的测量变换器类型中，例如，US-B7325461中所描述的，在给定情况下，振荡激励器也可用作，至少有时可用作振荡传感器，和／或振荡传感器至少有时可用作振荡激励器。已论述过的测量变换器类型的激励机构通常至少包括一个电动力的振荡激励器和／或差分地作用到测量管上的振荡激励器，而传感器装置包括入口侧的、通常同样是电动力的振荡传感器，以及在其上的至少一个大体相同构造的、出口侧振荡传感器。通常市售的振动型测量变换器的这种电动力和／或差分的振荡激励器，借助于电磁线圈以及借助于永磁体形成，电流流过、至少有时流过的电磁线圈，并且将电磁线圈固定到至少一个测量管上，以及永磁体与至少一个尤其是插入到其中的电磁线圈相互作用，永磁体作为相当细长的衔铁使用，尤其是具有杆状形式，相应地固定到另一个相反相同移动的测量管上。在这种情形下，永磁体和电磁线圈作为激励器线圈，通常这样定向使得它们相互之间大体同轴延伸。此外，在通常的测量变换器的情形中，激励机构通常以这样的方式实施并且放置在测量变换器中使得其基本集中作用到测量管上。在这种情形下，振荡激励器以及在激励机构范围内，例如，如在所提出的测量变换器的情形中所示的，被从外部至少逐点地沿着其虚拟的中心圆周线固定到各自的测量管上。可替换地，由振荡激励器形成的激励机构相当集中地并且直接地作用到各自的测量管上，除了其它方面之外，激励机构可提供在US-A6092429或US-A4823614中，例如，还可由两个固定的振荡激励器形成，在每种情况下，振荡激励器不是固定到各自测量管的中央，而是固定到测量管内，以及各自的入口侧和出口侧。
在通常市售的振动型测量变换器中，传感器装置的振荡传感器实施为与该至少一个振荡激励器具有大体相同结构，至少在这里它们根据相同的作用原理来工作。因此，在每种情况下，这种传感器装置的振荡传感器通常都由至少一个电磁线圈形成，电磁线圈固定到至少一个测量管上，并且至少有时穿过可变电磁场，以及与之相关，至少有时提供感应测量电压以及传递磁场的永久磁衔铁，其中衔铁被固定到另一个测量管上并且与至少一个线圈相互作用。前述每个线圈另外还通过至少一对电连接线与提及的在线测量设备的变送器电子器件连接。这些电连接线通常在尽可能短的路径上从线圈引导到测量变换器壳体。由于有效模式和科里奥利模式的叠加，由传感器装置在入口侧和出口侧记录的振动测量管的振荡具有可测量的相位差，且该相位差也依赖于质量流量。通常，例如应用在科里奥利模式质量流量计中的这种测量变换器的测量管，操作中被激励至为例如在恒定被控振幅的希望模式选择的、振荡形式的瞬时自然共振频率。由于该共振频率尤其还取决于瞬时介质密度，市售常用的科里奥利质量流量计还可测量除质量流量之外的附加的流动介质密度。此外，例如，还可能的是，例如US-B6651513或US-B7080564中所示的，通过振动型测量变换器方式，例如，基于维持振荡所需的激励能量或激励功率和／或基于由于振荡能量的消耗的至少一个测量管的振荡的，特别是前述有效模式下的振荡的衰减或阻尼，直接测量贯穿流过的介质的粘度。而且，还可以确定其它测量变量，诸如，例如根据US-B6513393，从前述主测量值、质量流量、密度和粘度得到的雷诺数。
在已经论述过的测量变换器类型的情形中，尤其重要的是，调整不是最后的至少一个测量管的单个测量变换器部件的振荡特性，因此所述振荡特性例如尽可能准确地以其目标尺寸表征或影响，诸如，例如，每一个单个测量变换器的管形状，以及各自的横截面、管壁厚以及与其相关的质量分布、弯曲刚度、本征频率等的参数，在每个情形下，预定定义的参考条件，并且分别保证多个所制造的该类型测量变换器中的所述的参数发散度处于尽可能小的预定公差范围内。与已经论述过的测量变换器类型的情形中同样重要的是，要防止例如由于管装置的不一致，而导致管装置内的质量和／或刚度分布的不对称，带来各自管装置可能的不平衡。
在这种情形中，除了别的之外，还特别感兴趣的是尽可能多的“后续”生产阶段，用于将测量变换器各自管装置的本征频率设定到一个或多个期望的目标，因此，这里有一个或多个选择的目标本征频率，分别对应于补偿可能的不平衡，以便能够防止在接下来的测量管生产阶段中不可靠的、可能新产生的管装置失谐。
例如，在开始提及的US-A5610342中示出了一种用于将用作振动型测量变换器的测量管的管动态调谐至目标刚度的方法，在该方法的情形中，通过管端部区域内的管壁的目标塑性形变，管被分别按压入到两个管端部的支承管的第一以及第二端部件的孔内，并且整个管装置同时被调节到目标本征频率。此外，在开始提及的US-B7610795中描述了一种通过在其中引入流体和供给的流体的(过)压力引起管壁的至少一部分的塑性形变，将用作振动型测量变换器的测量管的管调谐到目标本征频率并且因此调谐到由管的几何形状和横截面共同确定的目标弯曲刚度的方法。
从现有技术中可以得知，该方法的缺点在于，除了别的之外，它们非常复杂。而且，前述方法的另一个缺点在于管的几何形状所自然的最终的某些变化，即偏离理想的环形横截面，或纵向上从非常均匀的横截面的增加的偏离，以及由此引入的管内腔轮廓与理想形式的偏离。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种振动型测量变换器，其中前述类型的不平衡在很大程度上得以避免，或者在给定情形下还可在后续的生产阶段容易地得到补偿。而且，本发明的目的还在于提供一种方法，能够精确地以及同样简单地将通过至少两个管形成的，并最终作为原始命名类型的测量变换器的内部分的管装置调谐到目标本征频率，甚至在这种管装置的制造过程的阶段中，因此，也能够精确地以及同样简单地调谐振动型测量变换器，其中特定的管装置已经制造出来，在给定情形下，还配置振荡激励器，和／或振荡传感器，部件。所有的这些必须尽可能地完成，同时防止随后的塑性形变，即使仅仅是管装置中一个管的塑性形变。
为了达到这个目的，本发明涉及一种振动型测量变换器，用于产生对应于流动介质参数的振动信号，参数例如是质量流量，密度和／或粘度，其中测量变换器包括：具有第一壳体端和第二壳体端的测量变换器壳体；和在测量变换器壳体内从第一壳体端延伸到第二壳体端的管装置，其借助至少两个例如相同构造的管和／或相互平行延伸的管形成。管的至少一条例如在操作中振动的第一管实施为用于输送流动介质的测量管，并且例如在操作中振动的第二管借助例如盘状的第一耦合元件与第一管机械连接以形成入口侧第一耦合区域，以及借助例如盘状的第二耦合元件与第一管机械连接以形成出口侧第二耦合区域。第一耦合元件设置为距离测量变换器壳体的第一壳体端和第二耦合元件距离测量变换器壳体的第二壳体端的距离相同。而且，第一耦合元件关于管装置的虚拟纵轴的弯曲刚度偏离第二耦合元件关于所述管装置的虚拟纵轴的弯曲刚度，尤其是偏离大于第二耦合元件的所述弯曲刚度的0.1％，所述虚拟纵轴虚拟地连接第一耦合元件的质心和第二耦合元件的质心，例如以相同的交角与第一耦合元件和第二耦合元件虚拟地相交。
而且，本发明涉及一种由这种测量变换器形成的测量系统，用于测量在管道中流动的介质，例如流水、液体介质、泥浆、糊状物、或其它可流动材料，该测量系统例如可实施为紧凑型测量设备和／或科里奥利质量流量测量设备，进一步包括与在操作期间由介质流过的测量变换器电耦合的变送器电子器件，用于操作测量变换器以及用于评估从测量变换器传送的振动信号。
而且，本发明还涉及一种制造振动型测量变换器的方法，该测量变换器包括具有第一壳体端和第二壳体端的测量变换器壳体，和借助至少两条管形成的在测量变换器壳体内从第一壳体端延伸到第二壳体端的管装置，在至少两个管中，至少一条例如在操作中振动的第一管实施为用于输送流动介质的测量管，例如在操作中振动的第二管通过例如盘状的第一耦合元件与第一管机械连接以形成入口侧第一耦合区域，以及通过例如盘状的第二耦合元件与第一管机械连接以形成出口侧第二耦合区域。特别地，本发明的方法包括，将第一耦合元件连接到第一管和第二管以及将第二耦合元件连接到第一管和第二管的步骤。此外，本发明的方法还包括，在给定情形下，在所述耦合元件连接到第一和第二管后，一次或者多次地移除至少一个耦合元件(例如也从所述耦合元件在第一和第二管之间延伸的区域)的部分体积的步骤。这例如还可以使得第一耦合元件关于管装置的虚拟纵轴的弯曲刚度比第二耦合元件关于管装置的所述虚拟纵轴的弯曲刚度大0.1％，也就是说偏离第二耦合元件的弯曲刚度，其中所述虚拟纵轴以相同的角度虚拟地切割第一耦合元件和第二耦合元件。
根据本发明测量变换器的第一实施例，管装置的虚拟纵轴以相同的最小交角虚拟地切割第一耦合元件和第二耦合元件。
根据本发明测量变换器的第二实施例，进一步提供的是第一管平行于第二管延伸。
根据本发明测量变换器的第三实施例，进一步提供的是考虑到形状和材料，第一管和第二管具有相同的构造。
根据本发明测量变换器的第四实施例，进一步提供的是每个测量管是弯曲状，尤其是U形或V形。然而，可替换地，每个测量管也可以是直的。
根据本发明测量变换器的第五实施例，进一步提供的是虚拟地连接第一管的第一管端部与第一管的第二管端部的第一虚拟连接轴，既平行于虚拟地连接第二管的第一管端部与第二管的第二管端部的第二虚拟连接轴，还垂直于管装置的虚拟中心面。此外，将该实施例进一步发展，管装置的虚拟地连接第一耦合元件的质心以及第一耦合元件的质心的虚拟纵轴不垂直于管装置的所述虚拟中心面，尤其它是以一定角度与管装置的所述虚拟中心面虚拟地相交，该角度小于89°，以及，管装置的虚拟地连接第一耦合元件的质心以及第二耦合元件的质心的虚拟纵轴以一定角度与管装置的所述虚拟中心面虚拟地相交，该角度小于90°，尤其小于89°。
根据本发明测量变换器的第六实施例，进一步提供的是第二管也实施为用作输送流动介质的测量管。
根据本发明测量变换器的第一进一步发展，其还包括与管装置机械地耦合的尤其是安装到第一和第二管上的机电激励机构，用于影响至少两个管的振动，尤其是反相等幅的弯曲振荡，例如还使得第一管至少部分关于管装置的第一虚拟弯曲振荡轴执行弯曲振荡，并且第二管至少部分关于管装置的平行于第一虚拟弯曲振荡轴的第二虚拟弯曲振荡轴执行弯曲振荡。
根据本发明测量变换器的第二进一步发展，其还包括传感器装置，用于记录至少一个管的振动，尤其是弯曲振荡，以及用于产生表示所述振动的至少一个振动信号。
根据本发明测量变换器的第三进一步发展，其还包括，具有至少两个相互间隔的流动开口的入口侧第一分流器，以及具有至少两个相互间隔的流动开口的出口侧第二分流器。此外，在这种情形下，为了形成具有至少两条在流动技术上并联的流动路径的管装置，该至少两个管连接到例如也是结构相同的分流器，使得第一管以入口侧第一管端部通入第一分流器的第一流动开口并以出口侧第二管端部通入第二分流器的第一流动开口，并且第二管以入口侧第一管端部通入第一分流器的第二流动开口并以出口侧第二管端部通入第二分流器的第二流动开口。在这种情形下，例如，测量变换器壳体的第一壳体端部还可由第一分流器形成，并且测量变换器壳体的第二壳体端部还可由第二分流器形成。
根据本发明方法的第一实施例，在将耦合元件与第一和第二管连接之后，管装置具有由耦合元件，特别是还由每一耦合元件关于管装置的虚拟纵轴的各自弯曲刚度共同确定的临时本征频率，其中所述虚拟纵轴以相同的交角虚拟切割第一耦合元件和第二耦合元件，进一步提供的是，执行和／或重复移除至少一个耦合元件的部分体积，直到临时本征频率被调谐到为管装置预定的目标本征频率，该目标本征频率低于临时本征频率。
根据本发明方法的第二实施例，为了从至少一个耦合元件移除部分体积，使用例如通过气体激光器或固体激光器或还通过光纤激光器施加的激光。
根据本发明方法的第三实施例，进一步提供的是从至少一个耦合元件移除部分体积包括将至少一个狭缝或者狭槽引入到所述耦合元件的步骤。
根据本发明方法的第四实施例，进一步提供的是从至少一个耦合元件移除部分体积包括在所述耦合元件中磨出至少一个凹口的步骤。
根据本发明方法的第一进一步发展，还包括检测管装置是否被调整到目标本征频率的步骤，尤其是基于在振动管的情形下测量得到的管装置的至少一个机械本征频率。
根据本发明方法的第二进一步发展，还包括确定管装置的临时本征频率偏离目标本征频率的程度的步骤，尤其是基于在振动管的情形下测量得到的管装置的至少一个机械本征频率。
根据本发明方法的第三进一步发展，还包括引起至少一个管振动以便确定临时本征频率的步骤。
本发明的基本思想是将尤其是用作振动型测量变换器元件的管装置的一个或者多个本征频率非常简单地并且同样非常有效地调整至其对应的即所期望的目标大小，即目标本征频率，方法是：在耦合元件已经连接到各自的管后，将连接管装置的管的至少一个耦合元件的开始体积再减小已知的量，使得作为相关联的耦合元件弱化的结果，由耦合元件共同确定的管装置的(总)弯曲刚度或相应的弹性常数，从而由此共同确定的管装置的本征频率，减小相应的量。由此，这样形成的管装置的本征频率在相对“后续”的生产阶段中也能够被非常准确地达到期望的目标大小，其中不再考虑管装置的(从而测量变换器的)新的未定义的失谐。本方法的进一步优点在于其基本上对普通振动型测量变换器也适用的事实，并且因此，还可应用到通常的管装置中。
本发明以及其它有利的实施例和应用将会在基于附图示出的实施例中更详细地进行解释。在所有附图中，相同的部分具有相同的参考标记；当为了简明需要或者当其明显能够被意识到时，随后的附图中将会省略掉已经提及的参考标记。其它优选实施例或进一步发展，尤其是本发明的第一仅仅单个解释方面的组合，将会从附图中以及还可以从所附的权利要求本身中变得更加明显。
附图说明
附图所示如下：
图1，2a，2b在侧面和底面示图中示出实施为用于测量管道中流动的介质的紧凑型测量设备的测量系统；
图3为连接到振动型测量变换器的变送器电子器件的示例框图，特别是适合于根据图1，2的测量系统的变送器电子器件；
图4，5为振动型测量变换器部分截面的剖面图，特别是适合于根据图1，2的测量系统的以及具有由两个管形成的管装置的振动型测量变换器；
图6为管装置的一部分，特别是也适合于根据图4，5的具有固定到两个管上的耦合元件的测量变换器的管装置；以及
图7为管装置的第二变型的一部分，特别是适合于根据图4，5的具有固定到两个管上的耦合元件的测量变换器的管装置。
具体实施方式
图1，2a，2b示例性地示出了用于可流动的特别是流体介质的测量系统的实施例，该测量系统例如实施为科里奥利质量流量测量设备，密度测量设备，粘度测量设备等，其可插入到(未示出的)过程管线例如工厂的管道中，尤其是测量和／或监测介质的至少一个物理参数，诸如质量流量，密度，粘度等。这里实施为紧凑型结构在线测量设备的测量系统从而包括测量变换器MW，该测量变换器通过入口端100+以及出口端100#连接到过程管线并且用于记录至少一个参数以及将其转换为表示该参数的测量信号，在操作中，被测介质(诸如低粘度的液体和／或高粘度的糊状物)流过测量变换器，测量变换器连接到测量系统的与测量变换器电耦合的变送器电子器件ME，该变送器电子器件用于操控测量变换器以及用于评估测量变换器传送的测量信号。
如图3示例性地以框图方式示出的，尤其是在操作中从外部通过连接电缆和／或借助内部储能器供给电能的变送器电子器件包括：驱动电路Exc，其用于启动测量变换器，例如振动型测量变换器；以及测量和评估电路μC，其处理测量变换器MW的测量信号，例如借助微计算机形成和／或在操作中与驱动电路Exc通信。在操作中，该测量和评估电路传送表示至少一个被测变量(例如瞬时或总的质量流量)的测量值。驱动电路Exc和评估电路μC以及变送器电子器件的其它电子部件(其用于测量系统的操作，诸如，内部供电电路NRG，其用于提供内部电源电压UN，和／或通信电路COM，其用于连接到上位的测量数据处理系统和／或连接到现场总线)都容纳在相应的电子壳体200中，尤其是紧凑的和／或还具有防爆的和／或密封性的密封的电子壳体200中。在线测量设备的电子壳体200，例如，可以直接保持在测量变换器壳体100上，以形成紧凑型结构的测量设备。为了可视化测量系统内部产生的现场测量值，和／或在给定情形下，测量系统内部产生的状态报告，诸如，例如，错误报告或报警，测量系统还具有显示和操作元件HMI，至少有时与变送器电子器件通信，其诸如，例如为LCD，OLED或TFT显示器，被放置在电子壳体内的相应地提供的窗体后，以及相应的输入小键盘和／或具有触摸输入的屏，除其他之外，如用于所谓的智能于机中的。以优选方式，尤其是可编程和／或远程参数化的变送器电子器件ME还可以被设计为在在线测量设备的操作过程中通过数据传输系统(例如现场总线系统)和／或经由无线电波无线地与上位的电子数据处理系统(例如，可编程逻辑控制器(PLC)，个人电脑和／或工作站)交换测量和／或其它操作数据，例如当前测量值或用于控制在线测量设备的调整和／或诊断值。在这种情形下，变送器电子器件ME例如可以具有内部供电电路NRG，其在操作中通过前述的现场总线系统由数据处理系统中提供的外部电源馈电。在本发明的实施例中，变送器电子器件还可实施为可通过例如构造为4-20mA电流环的双线连接2L与外部的电子数据处理系统电连接，并且可以由此被供电以及向数据处理系统传输测量值。在提供测量系统用于耦合到现场总线或者一些其他的通信系统的情况下，根据相关的工业标准，该变送器电子器件ME可以具有相应的用于数据通信的通信接口COM。测量变换器对提及的变送器电子器件的电连接还可通过相应的从电子壳体200引出的连接线实现，例如，通过馈电并且至少部分在测量变换器壳体中延伸的电缆。在这种情形中，连接线可以至少部分实现为至少部分包裹在电绝缘层中的电气线路导线，例如双绞线形式的电气线路导线、扁平电缆和／或同轴电缆。可替换地或作为补充地，连接线还可以至少部分地由电路板的可导通布线形成，尤其是柔性电路板，在给定情形下，尤其是涂漆的电路板；对于这方面，还可以与开始提到的US-B6711958或US-A5349872中的情形进行比较。
图4和5中还示例性地示出了适合于应用到测量系统的测量变换器MW的实施例的示例。这里示出的测量变换器MW实现为振动型测量变换器，并且通常用在流通介质，例如气体和／或液体中产生机械感应力，例如质量流量依赖关系，科里奥利力，密度依赖关系，惯性力和／或粘度依赖关系，摩擦力，其感应可由传感器记录，以及该范围中在变换器测量上可被测量的。从这些感应力中得到，例如待测介质的参数，质量流量m，密度ρ以及粘度η。
为了记录至少一个参数，测量变换器包括内部部分，设置在测量变换器壳体100内并且在操作中由变送器电子器件ME驱动，其影响至少一个待测参数的物理到电子的变换。
根据本发明的一个实施方式，为了输送流动介质，这里示出的内部部分以及因此在这里示出的测量变换器还具有入口侧第一分流器21、出口侧第二分流器22以及至少两条管11、12，其中第一分流器21带有至少两个相互间隔开的流动开口21A，21B以及用于将流入介质分为两个流动部分，第二分流器22带具有至少两个相互间隔开的流动开口22A，22B以及用于引导流动部分重新汇合在一起，管11、12连接到特别是结构相同的分流器21，22且用作被介质流过的测量管，从而形成具有至少两条在流动技术上并联的流动路径的管装置。在这种情形下，第一管11以入口侧第一管端部通入第一分流器21的第一流动开口21A并以出口侧第二管端部通入第二分流器22的第一流动开口22A，并且第二管12以入口侧第一管端部通入第一分流器21的第二流动开口21B并以出口侧第二管端部通入第二分流器22的第二流动开口22B，因此使得在本发明的该实施例的情形中，在测量系统不受干扰的操作中，介质同时并行地流过两条(其还可以相互机械耦合)的(测量)管。两个管11，12可连接到分流器，例如，通过材料键合，例如，通过焊接或铜焊，软焊，或者还通过力，例如摩擦力，互锁，例如，根据US-A5610342中最初提到的滚轧膨胀。在这里示出的实施例的示例中，分流器是测量变换器壳体的集成部件，因为第一分流器形成限定测量变换器入口端部100+的入口侧第一壳体端部，以及第二分流器形成限定测量变换器出口端部100#的出口侧第二壳体端部。在典型的情形中，其中测量变换器可释放地集成到过程管线上，例如金属管道形式的过程管线，在测量变换器入口侧提供第一连接法兰13，用于连接到向测量变换器提供介质的过程管线的直线部分，以及在测量变换器出口侧安装第二连接法兰14，用于连接到从测量变换器将介质移除的过程管线的直线部分。在这种情形中，用在相当平常的描述过的测量变换器类型的连接法兰13，14还可以焊接到各自的壳体端部，以及在这里最终集成到测量变换器壳体100上。
在这里示出的实施例的示例中，在每个情形下，两个管11，12的每一个在其入口侧第一管端部11+或12+与其出口侧第二管端部11#或12#之间延伸，此外，具有-基本地自由振荡-期望振荡长度至少部分是弯曲的。为了产生前述的反作用力，在操作中，引起两个管中的每一个管振动，至少在它们的振荡长度内-例如，与其它管分别具有相同的振荡频率，然而，是反相等幅-以及，在这种情形下，关于静态停留位置重复地弹性形变振荡。在这种情形下，各自的振荡长度对应于在管的内腔中延伸的虚拟的中心轴或重心轴(穿过各个管的所有横截面区域重心的中心的虚拟连接线)的长度，因此，在曲线管的情形中为相应的管11，12的拉伸长度。根据本发明另外的实施例，令每个管在操作中振动，使其围绕振荡轴尤其是以弯曲振荡形式振荡，该振荡轴总是平行于虚拟连接两个管端部11+，11#或12+，12#中的一组的虚拟连接轴线V11或V12。
此外，例如在操作中基本彼此反相等幅地振荡的管在入口侧借助例如盘状的第一耦合元件25彼此机械连接以形成第一耦合区域，以及在出口侧借助例如盘状的第二耦合元件26彼此机械连接以形成第二耦合区域。因此，这里，第一耦合区域限定了两个管11，12中每一个管的在入口侧限定期望振荡长度的入口侧第一管端部11+，12+，以及第二耦合区域分别限定了各个管11，12的出口侧第二管端部11#，12#。结合图4和5还可以看出，耦合元件25设置为距离测量变换器壳体的第一壳体端与第二耦合元件26距离测量变换器壳体的第二壳体端相同距离。在这里示出的实施例的示例中，每个测量管还这样形成并且设置在测量变换器中，其前述连接轴大体基本上与测量变换器的虚拟纵轴L平行地延伸，虚拟纵轴L虚拟地连接测量变换器的入口端和出口端。测量变换器的每个测量管(例如，由不锈钢，钛，钽，或锆或其合金制造而成)，在这里，各自测量管在其腔内延伸的虚拟中心线，可以例如基本上实现为大体U形，以及如图4和5中所示的大体V形。
结合图4和5可以直接明显看出，这里的至少两个管11，12中的每一个在每一个情况下还形成和设置为前述中心线，在已经论述的振动型测量变换器中的情形中非常常见，在每种情形下位于虚拟管平面，并且前述两个连接轴V11，V12相互平行延伸，并且因此，垂直于管装置的虚拟中心面Q，例如，还可以使得两个虚拟管平面相互平行。
在本发明的附加实施例中，管11，12和两个耦合元件25，26还可如此形成并且相对于彼此定向，从而两个耦合元件25，26相对于管装置的所述中间平面等距离，因此使得第一耦合元件25的质心M25以及第二耦合元件26的质心M26距离所述中间平面距离相同。这里，对前述类型的耦合元件的频率调节的效果导致的已知事实是，两个耦合元件中的每一个都具有关于管装置的虚拟纵轴的弯曲刚度，虚拟纵轴虚拟地连接第一耦合元件25的质心M25以及第二耦合元件26的质心，尤其是虚拟纵轴以相同的交角虚拟切割第一耦合元件与第二耦合元件，该弯曲刚度对共同决定管装置本征频率的总刚度产生贡献，该总刚度还依赖于管的(单个)弯曲刚度。
此外，这里需要注意到的是，尽管图4和5中示出的实施例中的测量变换器具有两个弯曲形的测量管，以及这里至少在其机械结构上以及其作用的原理上效仿了US-B6920798或US-A5796011中提出的测量变换器，或者还可从受让人名下的产品代号“PROMASS E”或“PROMASS F”得到，然而本发明还可被应用到带有直线的测量管和／或多于两个测量管(例如，四条平行测量管)的测量变换器，例如参考前面提及的US-A5602345或WO-A96／08697中所示的测量变换器，或者例如还可从受让人名下的产品代号“PROMASS M”得到。而且，通常测量变换器还可借助具有仅仅一条在操作中输送介质的测量管连同联接到其上的盲管或平衡管的管装置形成，例如可参见US-A5531126或US-B6666098中所示的测量变换器，或者例如还可从受让人名下的产品代号“PROMASS H”得到。
为了至少两个管的机械振荡的有源激励，尤其是多个平行管和／或在形状和材料方面构造相同的管，特别是它们的一个或多个本征频率依赖于瞬时输送的介质的密度，测量变换器还配备有机电激励机构40，尤其是电动力的，通过嵌入衔铁的线圈或螺线管方式形成。由变送器电子器件的驱动电路输送并且在给定情形下通过与测量和评估电路的共同作用相应调节的激励信号例如具有可控电流和／或可控电压，机电激励机构由该激励信号操控，用于将借助驱动电路馈送的电子激励能量或功率Eexc转换成例如脉冲状或谐波地作用到至少两个管之一并以上述方式令该管偏转的激励力Fexc。如在这种测量变换器中通常的情形中一样，激励力Fexc还可以是双向或单向的并且为本领域技术人员所熟知的方式，通过例如电流和／或电压调谐控制电路的幅值，例如通过锁相环(PLL)对其频率进行匹配，达到管装置的瞬时机械本征频率。这种用于将激励信号的激励频率fexc调谐到期望的有效模式的瞬时本征频率的锁相环的结构和应用在例如US-A4801897中详细进行了描述。当然，现有技术中本领域技术人员还已知其它的驱动电路，适合于调谐激励能量Eexc，例如还可使用那些最初在前面提到的US-A4879911，US-A5009109，US-A5050439或US-B6311136中所公开的。此外，对于这种驱动电路在振动型测量变换器中的应用，可以参考可从受让人得到的测量变送器的变送器电子器件系列“PROMASS83”，例如，与测量变换器系列“PROMASS E”，“PROMASS F”，“PROMASSM”或“PROMASS H”相关。它们的驱动电路例如总是被实施为使得有效模式的横向弯曲振荡被调节至恒定幅度，因此，该幅度在很大程度上不依赖于密度ρ。
根据本发明的另外实施例，该至少两个管11，12在操作中通过激励机构被至少有时有源激励为有效模式，其中它们尤其是主要地或完全地关于提及的虚拟振荡轴进行弯曲振荡，例如，主要以管装置的例如刚好对应于弯曲振荡基础模式的自然本征频率(共振频率)，其中每个管在其各自有效振荡长度内恰好具有一个振动波腹。尤其是，在这种情形下，正如在具有弯曲形管的这类测量变换器的情形中常见的，每个管都被借助激励机构激励为在激励频率fexc下进行弯曲振荡，其在有效模式下关于提及的虚拟振荡轴(例如以单侧夹持的悬臂梁的方式)振荡，至少部分根据其一个自然弯曲振荡形式。通过激励机构有源激励的管的弯曲振荡，在这种情形下，具有入口侧耦合区域的范围，其限定了各自的入口侧管端部，入口侧振荡节点，以及具有出口侧耦合区域的范围，其限定了各自的出口侧管端部，出口侧振荡节点，因此使得各管分别在这两个振荡节点之间的振荡长度上大体自由振荡的延伸。
在具有已经论述类型的管装置的测量变换器的情形中非常常见，在这种情形中，管尤其通过激励机构进行激励，例如两管之间在操作中进行差分地激励，至少有时，以及至少部分，关于纵轴L进行反相等幅的弯曲振荡。换句话说，在这种情形下，两个管11，12以音叉齿的方式相互振荡。对于这种情形，根据本发明另外的实施例，激励机构被设计为激励或者维持第一管和第二管的反相等幅的振动，尤其是每个管关于虚拟地连接第一管端部和第二管端部的虚拟振荡轴的弯曲振荡。作为激励机构40，例如以电动力的振荡激励器41这种传统方式形成的激励机构40，在这种情形下，例如，可以是单个电动力的振荡激励器41，放置在一半振荡长度区域的中心，该区域位于至少两个管之间，并且差动地作用到管上。如图4所示，例如，该振荡激励器41可以由圆柱形激励器线圈形成，激励器线圈固定到第一管上，并且在操作中相应的激励电流流过其中，并且相关联的被相应的磁场渗透，以及至少部分嵌入到激励器线圈并且从内部固定的永久磁性衔铁形成，尤其是固定置于第二管中心上。其它也非常适合于本发明的测量系统的用于至少两个管的振动的激励机构例如示出在最初提及的US-A4680974，US-A4738144，US-A4768384，US-A4801897，US-A4823614，US-A4879911，US-A5009109，US-A5050439，US-A5359881，US-A5602345，US-A5734112，US-A5796011，US-A5926096，US-A5969264，US-B7127952，US-A6092429，US-A6311136，US-B6883387，US-B7325461，US-B7392709，或者US-B7421350中。
为了引起测量变换器的至少两个管振动，如已经提到的，激励机构40被馈送有同样振动的具有可调节激励频率fexc的激励信号，使得幅度被相应控制的激励电流iexc在操作中流过这里单个作用到管10上的振荡激励器的激励线圈，由此产生管运动所需的磁场。该驱动器或者激励器的信号，以及激励电流iexc都可以分别例如，调谐地，多频率地或者正交地形成。在实施例的示例中所示的测量变换器的情形中，维持管的有源激励振动所需的激励电流的激励频率fexc，可以以有利的方式进行选择和设置，使得已经提及的管的振荡主导地为弯曲振荡基础模式。
对于可操作地提供的情形，其中介质在过程管线中流动，并且因此，管装置中的质量流量m不是零，贯穿流动介质中产生的科里奥利力是由以前述方式的管振动产生的。依次，这些作用到介质流过的每个管上，并且影响这样的可由传感器记录的附加形变。该形变大体根据比有效模式具有更高模型阶次的附加自然本征振荡形式。利用相同频率叠加在激励的有效模式上的所谓的科里奥利模式的瞬时实施例为这样的情况，即尤其是考虑到其幅值，还依赖于瞬时质量流量m。作为科里奥利模式，如通常的具有曲线形管的测量变换器的情形，例如，不对称的扭转模式形式的本征振荡形式，因此，在这种情形下，分别流过管，如已经提及的，还关于虚拟振荡轴进行旋转振荡，虚拟振荡轴垂直于弯曲振荡轴并且在一半振荡长度的区域内切割各自管的中心线。
测量传感器还包括相应的传感器装置50，用于记录管的振动，尤其是科里奥利模式的振荡。如图4和5中示例性示出的，其还包括至少第一振荡传感器51，例如，电动力的，第一振荡传感器51和／或第一振荡传感器51与至少一个振荡激励器间隔，并且设置在至少两个管10之间，用于传送表示至少两个管之一的振动的测量变换器的第一振动测量信号s1，例如，至少两个管的反相等幅的振动，例如，与振荡对应的电压或与振荡对应的电流。此外，根据本发明的进一步发展，传感器装置具有至少一个第二振荡传感器52，其例如与第一振荡传感器52间隔地设置在至少两个管10之间和／或是电动的，该第二振荡传感器用于提供测量变换器的表示两个管中至少一个管的振动(例如，至少两条管的反相等幅振动)的第二振荡测量信号s2。传感器装置的振荡传感器可以以有利的方式实施为传送相同类型的振动测量信号，例如，在每个情形中，传送电压信号或电流信号。在这里示出的实施例中，第一振荡传感器51在入口侧设置在至少两个管10之间，以及第二振荡传感器52在出口侧设置在至少两个管10之间，尤其是第二振荡传感器52与第一振荡传感器距离至少一个振荡激励器或者管10的中心等间距地放置，或者差动地记录两个管反相等幅的振动。然而，传感器装置的振荡传感器，例如，还可以被实施为除其它之外，在US-A5602345中所提供的模式并且设置在测量变换器中，记录相对于测量变换器壳体的振荡。
测量变换器MW的每个典型宽带振动信号s1，s2包括，在这种情形下，对应于有效模式的信号分量，其信号频率对应于有源激励的、有效模式的管振荡的瞬时振荡频率fexc，并且关于激励信号iexc的相移依赖于在管装置中流动的介质的当前质量流量，例如根据振动信号s1，s2中的至少一个与激励机构激励电流的之间存在的相差，通过PLL电路产生。甚至在应用宽带很宽的激励信号iexc的情况中，由于测量变换器MW的通常非常高的振荡质量因子，由此可以假定对应于每个振动信号有效模式的信号分量比其它信号分量更为主导，尤其是对应于可能的外部分布和／或归类为噪声的信号分量，以及这里还至少在对应于有效模式带宽的频率范围内占主导。
测量变换器的振动测量信号s1，s2，其每个包括具有对应于在有源激励有效模式下的振荡的至少两个管频率的信号频率的瞬时振荡频率fexc的信号分量，还如图3所示，被馈入到变送器电子器件ME并且馈入到测量和评估电路μC，其中它们首先通过相应的输入电路FE进行预处理，尤其是预放大，滤波以及数字化，从而能够被适当地评估。在这种情形下，作为输入电路FE以及测量和评估电路μC应用的可以是已经应用于且建立在传统科里奥利质量流量测量设备中的电路技术，例如还可以是根据前面提及的现有技术的应用，目的是利用振动信号，以及特别地，例如，确定质量流量和／或总的质量流量，等等。根据本发明另外的实施例，测量和评估电路μC还可以相应由变送器电子器件ME内例如通过数字信号处理器(DSP)实现的微计算机提供，以及通过在该微计算机中相应实施并在其中运行的程序代码实现。程序代码可以持久地存储在，例如微计算机的非易失性数据存储器EEPROM中，以及在其引导中加载到易失性的数据存储器RAM中，例如集成在微计算机中的。这种应用的合适处理器包括，例如，TMS320VC33型，从德州仪器公司可得到。当然，如已经表示的，振动信号s1，s2还可被变送器电子器件Me的相应的模拟数字转换器A／D转换成用于在微计算机中处理的相应数字信号；对于这些，例如，可以参见前面提到的US-B6311136或US-A6073495或前面提及的“PROMASS83”系列的测量变送器。
在根据本发明附加实施例的情形中，变送器电子器件ME或其中包含的测量和评估电路μC用于通过使用由传感器装置50传送的振动测量信号s1，s2，例如基于在部分以有效及科里奥利模式振荡的管10的情形下产生的第一和第二振荡传感器51，52的振动信号s1，s2之间检测的相位差，重复确定表示测量变换器中流动的介质的质量流量的质量流量测量值Xm。为此目的，根据本发明的附加实施例，变送器电子器件在操作中产生，递归的相位差测量值
Figure BPA0000181666020000211
，其瞬时地表示在第一振动信号s1与第二振动信号s2之间存在的相位差。作为确定质量流量测量值Xm的取代或者补充，测量系统的变送器电子器件ME还用于从基于振动测量信号或激励信号确定尤其是有源激励的有效模式的瞬时振荡频率，生成密度测量值，其表示测量变换器中流动介质的密度。此外，如通常论述过的在线测量设备类型的情形，在给定情况下，变送器电子器件ME还可用于确定粘度测量值xη，表示测量变换器中流动的介质的粘度；对于这些，例如，可以对比于前面提到的US-B7284499，US-B7017424，US-B6910366，US-B6840109，US-A5576500或US-B6651513。在这种情形下，适合于确定用于确定粘度需要的激励能量或激励电源，或衰减，例如，变送器电子器件驱动电路输送的激励信号，尤其是驱动有效模式的电流分量的幅度和频率，或者是总激励电流的幅度，在给定情形下可标准化为根据至少一个振动信号确定的振动幅度。然而，作为替换或补充，用于调谐驱动信号或激励电流的内部控制信号或者例如在利用固定的预定幅度或幅度被控制为恒定的激励电流激励至少一个管振动的情形下的至少一个振动信号尤其是其幅度，可以用作用于确定粘度测量值所需要的激励能量或激励电源或衰减的量度。
如已经提及的，在论述过的管装置类型的情形中，从而还有其中形成的振动型测量变换器，一个或多个它们本征频率的特殊需求-特别是前面提及的有效模式的本征频率，在每个情形中，被尽可能精确地调节到在确定参考情形下为各自本征模式预定的目标本征频率。在这种情形下，作为参考，可以使用例如向大气开放并因此仅仅输送空气的管装置，其在室温例如大约20℃，并因此对于这种管装置预先相应确定的目标本征频率。而且，还可以考虑已经论述过的感兴趣的管装置类型，甚至在管装置没有流动介质的情形中，用于防止或用于补偿导致科里奥利模式型的方式的不对称振荡形式的非期望发展的管装置中质量和／或刚度分布的不对称。因此，本发明方法的目的在于提高精度，利用其来执行关于至少一个目标本征频率的、由一个或多个管，相应地由至少一个或多个测量管(或者在给定情形下，是盲管或者平衡管)形成的管装置的调节，以及使得所述调整尽可能简单。
为此目的，在本发明的测量变换器的情况下，两个耦合元件25，26并实施为如此地设置和定向，使得第一耦合元件25关于上面提及的管装置的虚拟纵轴K的弯曲刚度偏离第二耦合元件26关于管装置所述虚拟纵轴K的弯曲刚度，虚拟纵轴虚拟地彼此连接两个耦合元件25，26的质心M25，M26。特别地，在此情况下，至少一个目标本征频率关于两个耦合元件25，26的所述弯曲刚度，或者关于两个弯曲刚度之间的相互偏离的依赖性由以下特征而增加，即第一耦合元件25的弯曲刚度从第二耦合元件26的所述弯曲刚度开始偏离大于第二耦合元件26的弯曲刚度的0.1％。此外，根据本发明的附加实施例，两个耦合元件25，26进一步这样形成和设置并且相互定向，使得管装置的所述虚拟纵轴K与第一耦合元件25虚拟地相交，其相交角度等于与第二耦合元件26的相交角度，在每个情形下，尤其是以相同的最小的相交角相交。
在附加实施例中，两个耦合元件25，26这样实施并相对于彼此设置以及相对于管设置，使得提及的管装置的虚拟连接两个耦合元件25，26的质心M25，M26的虚拟纵轴K并不垂直于提及的管装置的虚拟中心面Q，例如，以89°或更小的角度与管装置的虚拟中心面Q虚拟地相交。换句话说，虚拟纵轴K以一定角度与虚拟中心面Q虚拟地相交，该角度小于90°，例如小于89°。这样的结果是，纵轴K与前面提及的测量变换器的纵轴L不平行。
作为前面提及的两个耦合元件相互之间弯曲刚度的偏离，可以以非常简单也非常有效的方式，取消一个或多个其它部件与目标的甚至是最小的偏离，例如，从最终影响前述质量和／或刚度分布的各个名义上合理的大小，该偏离通常在管装置的一个管和／或一个振荡传感器可接受的容差范围内，以及因此取消非理想质量和／或刚度分布导致的所述偏离所带来的管装置内的相关不平衡。这可以通过减小相关耦合元件的弯曲刚度，通过随后减去部分体积和相应改变共同确定的本征频率，以有利的方式进行，例如，甚至在管装置已经被组装后，或者甚至在管装置已经放置在测量变换器壳体100中后进行(其中当然，在这种情形下，测量变换器壳体仍然不是完全密封的，因此，仍然能够以足够的程度进入其内部)。
根据本发明的附加变型，考虑到这一点进一步提出，在第一耦合元件25以及第二耦合元件26都分别连接到第一管11和第二管12之后，从至少一个耦合元件25，26中再去除一定量的材料，因此相应地(再次)去除部分体积25’，从而相应地减少了各耦合元件的弯曲刚度，以使得至少两个耦合元件的弯曲刚度相应地彼此偏离。相应地，将耦合元件连接到第一和第二管后，管装置最初具有原始本征频率(此后称为临时本征频率)由耦合元件，特别是由耦合元件关于管装置的虚拟纵轴各自的弯曲刚度共同确定，虚拟纵轴与第一耦合元件虚拟地相交，其相交角度等于与第二耦合元件相交的角度，并且偏离管装置的确定的或期望的目标本征频率。
例如，可以非常简单地并且定量地以好的近似度确定管装置的临时本征频率-例如，通过激励机构引入相应的激励力-引起管或其中形成的管装置在相应的自然本征频率内的临时本征频率下的振动。然后，该瞬时临时本征频率与较早确定或期望的目标本征频率之间的所述本征模式的偏差，根据相应的频率测量确定。因此，根据本发明的附加实施例，为了确定管装置的至少一个临时本征频率而令管(例如在制造后具有所述管的管装置，其在给定情形下甚至放置在测量变换器壳体100中的最终的安装位置处)振动；这特别地还可以在去除耦合元件的部分体积的步骤之前进行。
在本发明的附加实施例中，耦合元件，特别是对于前述的要从至少一个耦合元件移除部分体积的情况，最初，也就是在刚要组装管装置之前或组装之后，首先这样确定尺寸，使得所述临时本征频率大于期望的目标本征频率，或者期望的目标本征频率小于临时本征频率。
从耦合元件25或26去除部分体积可以例如接续地进行，即足够长时间地和／或足够经常地重复进行，直至相应的在给定情形下也是可以重复进行的测试表明，临时本征频率已经到达为管装置预定的目标本征频率，该目标本征频率低于临时本征频率。基于这些考虑，根据本发明附加实施例，从耦合元件25或26去除部分体积可以振动长时间地和／或足够经常地重复进行，使得临时本征频率被调谐到为管装置预定的目标本征频率-低于临时本征目标频率的频率。可替换地或可补充地，从至少一个耦合元件25或26去除部分体积也可以足够长时间地和／或足够经常地重复进行，使得管装置组装后其中可能产生的不平衡会减小到预定的测量容差。
因此，在本发明的附加实施例中，进一步提出，例如在去除部分体积之前和／或在此过程中，令至少一个管振动以确定临时本征频率，或者至少一个管的所述振动被相应记录并且关于振荡频率加以评估。从前述频率测量中可以导出，通过充分利用对于管装置典型地充分公知的管装置固有机械本征频率与相关耦合元件的瞬时弯曲刚度以及管装置的质量和质量分布的函数关系，在准备好的管装置的安装之后或将内部部分制造好之后，足够精确地确定为了达到耦合元件的期望的本征频率或相应的期望弯曲刚度而还相应待去除的部分体积。
为了通过激励机构40引入频率测量所需的用于令管振动的激励力以及还为了检测由此导致的管振动，在内部部分制备好的情形中，例如最终要制造的测量系统可以使用已有的变送器电子器件，或者甚至是与其相当的在制造中保留的测试电子器件。
去除可以例如通过从各耦合元件中分离和／或研磨掉边缘所在部分体积，通过引入一个或多个在给定情形下等距离间隔的凹口，通过引入孔(例如圆形孔或狭长孔)，和／或还可以示例性地如图6中示出的通过将一个或多个在给定情形下相互平行和／或等距的狭缝或狭槽引入到各耦合元件而进行。特别是对于现有技术中对于测量变换器通常的情况，即，耦合元件各自借助扁平的平面板(例如金属板)形成的情况，为影响管装置的本征频率的目的，从所述耦合元件25或26在第一和第二管之间延伸的区域中移除部分体积。
特别适用于论述过的测量变换器类型的批量生产的变型，目的在于从图7中示例性示出的至少一个耦合元件中移除目标体积。在这种情形中，至少相应准备好的耦合元件25，在第一和第二管之间延伸的区域中具有两个或多个相互间隔的穿孔25a，25b，25c。穿孔25a，25b，25c-这里示例性示出-可以沿着第一管与第二管之间的虚拟延伸的虚拟线排列。例如，虚拟线可以是耦合元件25的中心线。在两个相邻的穿孔之间，延伸有将所述穿孔彼此分开的材料的连接板或者峡部。每个连接板与耦合元件25剩余部分具有相同的材料。
在这样的情形下，实际的体积移除的发生是通过移除两个相邻穿孔之间的至少一个连接板25”，例如，通过借助于对所述网部的局部加热导致对其材料进行熔融或者蒸发。在这种情形中，以有利的方式完全去除网部25”，使得此后，两个原本相互分离的相邻穿孔就可以合并形成一个单独的穿孔25a。
连接板及在其间形成的原始穿孔，可以形成在相关的耦合元件中，例如，在时间上，在通过各自耦合元件将管连在一起之前的生产步骤中，也就是，例如，通过相应地对最终作为耦合元件的板材料实施穿孔从而实际去除部分体积之前。在这种情形中，原始的穿孔，例如可以实施为同样大。同样，在它们之间形成的连接板可以具有相同的大小，从而作为结果，至少在从各自耦合元件移除部分体积之前，所述耦合元件中具有规则的穿孔。然而，例如为了补偿耦合元件沿着提及的中心线不规则分布的刚度分布，或者为了适应耦合元件沿着提及的中心线不规则但对于目标本征频率有效的弹性效果，构造不是大小相同的穿孔和／或连接板，从而使得由此形成的各耦合元件的穿孔不规则，同样是有利的。
为了从至少一个耦合元件25，26移除部分体积，可以使用激光，例如通过气体激光器例如CO2激光器、通过固体激光器例如脉冲ND：YAG激光器、或者还可以通过光纤激光器施加的激光。除此之外，激光的应用还引入的优点是最大程度地自动执行所述从各自耦合元件移除部分体积，例如借助机器人，甚至是在令管振动管的情况下。在后者的情形中，例如，可替换地，可移除限定的部分体积，并且可以没有延迟的根据相应的激励振动将其探测到，无论管装置是否已经被调整到目标本征频率，还是当前临时本征频率从期望目标本征频率的瞬时偏移可以连续地被记录，以及通过相应的“计量”，进一步移除部分体积-例如，通过切割一个或多个进一步的狭缝或狭槽-以进一步减小可接受的偏离值。作为激光的替换或补充，例如也可以应用切削移除工具，在给定情况下，还可以使用仅手动启动的切削移除工具，例如锉刀或切削移除方法，用于从各自的耦合元件移除部分体积。
通过上述的从耦合元件移除部分体积，两个耦合元件弯曲的弯曲刚度的偏离，例如，用于调节本征频率和／或用于补偿不平衡的目的，可以在一定程度上非常简单地进入到适合特定管装置的程度。因此，例如共同确定的本征频率可以非常精确地设定，即非常恰当地减小。这尤其还使得，最终的第一耦合元件关于上述管装置的虚拟纵轴的前述弯曲刚度，以弯曲的幅度偏离前述第二耦合元件关于所述纵轴的弯曲刚度，虚拟纵轴虚拟地彼此连接两个耦合元件25，26的质心。
尽管在前面已经仅参考一个或者两个的耦合元件解释了本发明，当然，需要注意的是，特别用于另外提高目标本征频率设置的精度，和／或用于能够可选择地调整不同本征模式的各自本征频率(例如，对应于希望模式的，或者科里奥利模式的)，还提供已经论述过的其他耦合元件类型，在给定情形下，对管装置的补充还可以通过随后移除部分体积减小它们的弯曲刚度，以及可以在随后对管装置本征频率的调节中相应地加以考虑。而且，在需要对上述减小耦合元件的弯曲刚度进行补充时，分立的补偿质量块35，36还可以放置在管11或12上，从而在它们那方面，例如甚至有选择地根据管装置的模式本征频率为降低做出贡献。

Claims (25)

1.一种振动型测量变换器，用于产生对应于流动介质的参数的振动信号(s1，s2)，所述参数尤其是质量流量、密度和／或粘度，其中所述测量变换器包括：
-具有第一壳体端(100+)和第二壳体端(100#)的测量变换器壳体；以及
-在测量变换器壳体内部从第一壳体端延伸到第二壳体端的管装置，其借助至少两个尤其是相同构造和／或相互平行延伸的管形成，
--其中，至少一个尤其是在操作中振动的第一管(11)实施为用于输送流动介质的测量管，以及
--其中，尤其是在操作中振动的第二管(12)借助尤其是盘状的第一耦合元件(25)与第一管机械连接以形成入口侧的第一耦合区域(#11，#12)，以及借助尤其是盘状的第二耦合元件(26)与第一管机械连接以形成出口侧的第二耦合区域(11#，12#)；
-其中，第一耦合元件(25)距离测量变换器壳体的第一壳体端与第二耦合元件(26)距离测量变换器壳体的第二壳体端的距离相同，并且
-其中，第一耦合元件(25)关于管装置的虚拟纵轴(K)的弯曲刚度偏离第二耦合元件关于管装置的上述虚拟纵轴的弯曲刚度，尤其是偏离多于第二耦合元件的上述弯曲刚度的0.1％，其中所述虚拟纵轴虚拟地连接第一耦合元件(25)的质心(M25)和第二耦合元件(26)的质心(M26)，尤其是以相同的交角与第一耦合元件和第二耦合元件虚拟地相交。
2.根据前述任一项权利要求的测量变换器，其中，管装置的虚拟纵轴以相同的最小交角与第一耦合元件(25)和第二耦合元件(26)虚拟地相交。
3.根据前述任一项权利要求的测量变换器，进一步包括：与管装置机械联接的尤其是安装到第一和第二管上的机电激励机构，用于影响至少两个管的振动，尤其是反相等幅的弯曲振荡，尤其是使得第一管至少部分地关于管装置的第一虚拟弯曲振荡轴执行弯曲振荡以及第二管至少部分地关于管装置的与第一虚拟弯曲振荡轴平行的第二虚拟弯曲振荡轴执行弯曲振荡。
4.根据前述任一项权利要求的测量变换器，进一步包括：传感器装置，用于记录至少一个管的振动，尤其是弯曲振荡，以及用于产生至少一个表示所述振动的振动信号。
5.根据前述任一项权利要求的测量变换器，其中，第一管平行于第二管延伸。
6.根据前述任一项权利要求的测量变换器，其中，第一管与第二管关于形状和材料具有相同结构。
7.根据前述任一项权利要求的测量变换器，
-其中，每个管是弯曲的，尤其是U形或V形的；或者
-其中，每个管是直的。
8.根据前述任一项权利要求的测量变换器，其中，将第一管的第一管端部和第一管的第二管端部虚拟地彼此连接的第一虚拟连接轴(V11)平行于将第二管的第一管端部和第二管的第二管端部虚拟地彼此连接的第二虚拟连接轴(V12)，以及还垂直于管装置的虚拟中心面(Q)。
9.根据权利要求8的测量变换器，其中，管装置的虚拟连接第一耦合元件(25)的质心和第二耦合元件(26)的质心的虚拟纵轴(K)并不垂直于管装置的上述虚拟中心面(Q)，尤其是以一小于89°的角度与管装置的上述虚拟中心面虚拟地相交，。
10.根据权利要求8的测量变换器，其中，管装置的虚拟连接第一耦合元件(25)的质心和第二耦合元件(26)的质心的虚拟纵轴(K)以一角度与管装置的上述虚拟中心面(Q)虚拟地相交，所述角度小于90°，尤其小于89°。
11.根据前述任一项权利要求的测量变换器，其中，第二管也实施为用于输送流动介质的测量管。
12.根据前述任一项权利要求的测量变换器，进一步包括：
-入口侧的第一分流器(21)，其具有至少两个相互间隔的流动开口(21A，21B)，以及
-出口侧的第二分流器(22)，其具有至少两个相互间隔的流动开口(22A，22B)；
-其中，为了形成具有至少两条在流动技术上并行连接的流动路径的管装置，所述至少两个管连接到所述尤其是构造相同的分流器(21，22)，使得
--第一管(11)以入口侧的第一管端部通入第一分流器(21)的第一流动开口(21A)，以及以出口侧的第二管端部通入第二分流器(22)的第一流动开口(22A)，以及
--第二管(12)以入口侧的第一管端部通入第一分流器(21)的第二流动开口(21B)，以及以出口侧的第二管端部通入第二分流器(22)的第二流动开口(22B)。
13.根据前述任一项权利要求的测量变换器，其中，测量变换器壳体的第一壳体端部借助第一分流器形成，以及测量变换器壳体的第二壳体端部借助第二分流器形成。
14.根据前述任一项权利要求的测量变换器，其中，至少第一耦合元件(25)在第一管与第二管之间延伸的区域中具有两个或多个相互间隔的穿孔(25a，25b，25c)，尤其是沿着在第一管和第二管之间虚拟延伸的虚拟直线排列的和／或大小不同的穿孔。
15.一种用于在管道中流动的介质的测量系统，所述介质尤其是水性液体、泥浆、糊状物、或者其它可流动材料，其中测量系统尤其是实施为紧凑型测量设备和／或科里奥利质量流量测量设备，包括如前述任一项权利要求所述的在操作期间由介质流过的测量变换器以及与所述测量变换器电耦合的变送器电子器件，用于启动所述测量变换器以及用于评估从所述测量变换器传送的振动信号。
16.一种制造振动型测量变换器的方法，其中所述测量变换器包括：
-具有第一壳体端和第二壳体端的测量变换器壳体；以及
-借助至少两个管形成的在测量变换器壳体的内部从第一壳体端延伸到第二壳体端的管装置，
--其中，至少一个尤其是在操作中振动的第一管实施为用于输送流动介质的测量管，以及
--其中，尤其是在操作中振动的第二管借助尤其是盘状的第一耦合元件与第一管机械连接以形成入口侧的第一耦合区域，以及借助尤具是盘状的第二耦合元件与第一管机械连接以形成出口侧的第二耦合区域，所述方法包括：
-将第一耦合元件(25)与第一管和第二管连接，以及将第二耦合元件(26)与第一管和第二管连接；以及
-在将耦合元件与第一管和第二管连接之后，尤其是从上述耦合元件的在第一管和第二管之间延伸的区域，移除至少一个耦合元件(25；26)的部分体积(25’)，尤其是使得第一耦合元件关于管装置的虚拟纵轴的弯曲刚度与第二耦合元件关于管装置的上述虚拟纵轴的弯曲刚度偏离大于第二耦合元件的上述弯曲刚度的0.1％，所述虚拟纵轴以相同的角度与第一耦合元件和第二耦合元件虚拟地相交。
17.根据权利要求16的方法，其中，在耦合元件与第一管和第二管连接之后，管装置具有由耦合元件尤其是由每个耦合元件关于管装置的虚拟纵轴的弯曲刚度共同确定的临时本征频率，所述虚拟纵轴以相同的交角与第一耦合元件和第二耦合元件虚拟地相交；以及其中执行和／或重复从至少一个耦合元件(25；26)移除部分体积(25’)，直到所述临时本征频率被调谐到为所述管装置预定的低于所述临时本征频率的目标本征频率。
18.根据权利要求17的方法，进一步包括：
-检测管装置是否被调整到所述目标本征频率的步骤，尤其是基于在令管振动的情形下测量的所述管装置的至少一个机械本征频率；和／或
-确定管装置的临时本征频率偏离所述目标本征频率的程度的步骤，尤其是基于在令管振动的情形下测量的所述管装置的至少一个机械本征频率。
19.根据权利要求16至18中任一项的方法，进一步包括：令至少一个管振动以确定所述临时本征频率的步骤。
20.根据权利要求16至19中任一项的方法，其中，为了移除至少一个耦合元件(25；26)的部分体积，使用尤其是借助气体激光器、借助固体激光器或者还借助光纤激光器施加的激光。
21.根据权利要求16至20中任一项的方法，其中，移除至少一个耦合元件(25；26)的部分体积包括将至少一个狭缝引入到上述耦合元件的步骤。
22.根据权利要求16至21中任一项的方法，其中，移除至少一个耦合元件(25；26)的部分体积包括在上述耦合元件中磨出至少一个凹口的步骤。
23.根据权利要求16至22中任一项的方法，进一步包括：在至少一个耦合元件(25；26)中形成两个或多个相互间隔的穿孔(25a，25b，25c)的步骤，所述穿孔尤其是沿着虚拟直线排列和／或不同大小，该步骤尤其是在移除至少一个耦合元件(25；26)的部分体积之前执行。
24.根据权利要求16至23中任一项的方法，其中，移除至少一个耦合元件(25；26)的部分体积进一步包括：至少部分地分离，尤其是融熔和／或蒸发在上述耦合元件(25；26)的两个相邻穿孔之间延伸的连接板(25”)，尤其是使得此后上述两个相邻的穿孔联合形成共同的穿孔(25a)。
25.根据权利要求16至23中任一项的方法，其中，移除至少一个耦合元件(25；26)的部分体积进一步包括：分离，尤其是融熔和／或蒸发在上述耦合元件(25；26)的两个相邻穿孔之间延伸的连接板(25”)。
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