CN103608651B - 操作用于确定和/或监测至少一个物理过程变量的设备的方法 - Google Patents

操作用于确定和/或监测至少一个物理过程变量的设备的方法 Download PDF

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Abstract

一种操作具有可振荡单元(2)的、用于确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的设备的方法,其中,通过在增大或减小的频率的接续的、离散的激励器频率下在可振荡单元的工作范围中的预定频带内的第一频率扫描来激励可振荡单元振荡,其中,接收可振荡单元的相关振荡,并且其中,确定第一激励器频率(f1),在该情况下,在第一频率扫描期间,满足至少一个可预定准则,其中,通过第二频率扫描来激励可振荡单元,其中,与第一频率扫描相比较在相反方向上扫描频带,其中,确定第二激励器频率(f2),在该情况下,在第二频率扫描期间,满足至少一个可预定准则,并且其中,通过平均值根据第一激励器频率(f1)和第二激励器频率(f2)确定用于确定和/或监测至少一个过程变量的测量频率(fm)。

Description

操作用于确定和/或监测至少一个物理过程变量的设备的 方法
技术领域
本发明涉及一种操作用于利用可振荡单元来确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的设备的方法以及用于执行该方法的设备。该可振荡单元例如是能够向介质内引入的振荡叉、单杆或膜。利用具有这样的可振荡单元的设备,可以确定介质的料位、密度和/或粘度。该可振荡单元可以同样被实施为可振荡管,所测量的介质流过该可振荡管,并且通过该可振荡管,能够测量诸如流量、密度或粘度的过程变量。包括一个或多个这样的管的设备例如是科里奥利流量测量装置。背景技术
除了别的之外,已知电子振动测量装置用于确定在容器中的介质的过程变量。这些被受让人在Liquiphant以用于液体的和标记为Soliphant以用于散装货物的大量变体中提供。这样的电子振动测量装置具有以振荡叉形式或以可振荡杆形式的可振荡单元,该振荡叉由膜和从其向介质内突出的两个叶片构成。该可振荡单元被激励谐振振荡,并且,相对于过程变量评估在发送信号和接收信号之间在振荡频率和/或振荡幅度和/或相位上的变化,该过程变量主要是所测量的介质的限位或密度。在用于液体的电子振动限位开关的情况下,例如在自由状态和覆盖状态之间进行区别,该自由状态即自由振荡的振荡叉,该覆盖状态即由介质覆盖的被评估的振荡叉。该两个状态具有不同的谐振频率。而且,利用这样的设备,也能够确定介质的密度和粘度,或者能够检测相界。
已知用于流量测量的领域的其他电子振动测量装置。在这样的情况下,向介质流过的管线内插入作为中间件的可振荡管,并且将该可振荡管激励得振荡。经由科里奥利效应,能够确定流速。然而,根据振荡行为也可以获得关于介质的密度和粘度的信息。
用于执行机械振荡的激励经常通过压电驱动而发生,在该情况下,与可振荡单元耦合的至少一个压电元件被供应有电发送信号,该至少一个压电元件将该电发送信号转换为机械信号。相反,可振荡单元的机械振荡可以通过压电接收单元转换为可评估的电信号。经常,驱动单元和接收单元被实施为组合的驱动/接收单元,并且与控制/评估单元一起被布置在控制回路中。该控制回路以下述方式来控制发送信号,使得在发送信号和接收信号之间出现可预先确定的相位。
在德国专利公开DE102009026685A1中,公开了一种用于可振荡单元的数字地控制的激励的替代方法。与模拟实施例相反,在这个大体数字的解决方案的情况下,在特定频率下出现强制的激励。为了发现那个测量频率并且在该情况下,在接收信号和发送信号之间存在预定的相移,执行所谓的频率扫描。在频率扫描中,将可振荡单元激励得在传感器的工作范围中并且与彼此接近的离散频率接续的特定频带内的振荡,并且确定与所预定的相移对应的频率。DE102009028022A1描述了频率扫描的另一种有益改进,其在下述方面简化了用于找到测量频率的接收信号的评估:仅在特定的时间点选择性地采样和评估接收信号相位。
当仅小量的时间可用于频率扫描时在所述方法的情况下产生问题。频带在恒定数量的激励器频率被扫过得越快,则可用于振荡系统将其本身适应于新呈现的频率的时间就越少。重叠效应出现,其导致在与实际上寻求的测量频率不同的频率下出现预定相移,并且因此导致不能正确地确定测量频率。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法,该方法使得能够迅速地和以高精度来找到测量频率。
通过一种操作用于确定和/或监测介质的至少一个物理过程变量的设备的方法来实现该目的。该设备具有可振荡单元。使用带有增大或减小的频率的接续的、离散的激励器频率的发送信号通过在可振荡单元的工作范围中的预定频带内的第一频率扫描来激励可振荡单元振荡。以接收信号的形式来接收可振荡单元的对应的振荡。确定第一激励器频率,在该情况下,在第一频率扫描期间,满足至少一个可预先确定的准则。通过以具有相同的接续的、离散的激励器频率的发送信号的形式在预定频带内的第二频率扫描来激励可振荡单元振荡,其中,这个频带与第一频率扫描相比较沿相反的方向被扫过。以接收信号的形式来接收可振荡单元的对应的振荡;并且,确定第二激励器频率,在该情况下,在第二频率扫描期间,满足至少一个可预先确定的准则。根据第一激励器频率和第二激励器频率,通过平均值的形式,确定用于确定和/或监测至少一个过程变量的测量频率。
术语“测量频率”表示与确定和/或监测至少一个过程变量相关的频率。对于确定过程变量,评估或者测量频率本身的值或者从利用测量频率激励可振荡单元而接收的信号。而且,可以评估测量频率以及在该测量频率处记录的接收信号两者。
根据本发明,一个接一个地执行两个频率扫描,并且将结果彼此组合。为了这个目的,利用增大的水平的频率扫过频带一次,并且利用降低的水平的频率扫过频带一次。在这样的情况下,频带是否首先在降低或增大的方向上被扫过并不重要。在这样的情况下,两个频率扫描的参数应当实质上相同,即,相同的频率被激励,采样率恒定,并且频率扫描的持续时间相等,使得在两个接续频率的激励之间具有相同的时间段。两个频率扫描因此仅在频率序列进展的方向上不同。可以以本领域中公知的方式来进行单独频率扫描的采样和评估。
被确定为两个确定的激励器频率的平均值的测量频率独立于因为在扫描的数据信号中的拍频效应而出现的幅度误差或相位误差。在平均值形成期间,补偿在确定在向上扫描和向下扫描中的激励器频率的情况下的误差,使得能够可靠和以高精度来确定测量频率。在该情况下,精度不取决于第一或第二频率扫描所需的时间,因此甚至在最短的时间内能够测量频率的确定是可确定的,而没有精度上的损失。因为补偿了传感器的动态属性,所以仅确定可实现的精度,并且因此可实现的精度仅由频率步宽确定并且由此可调整。
该方法的另一个优点在于以下述事实:即在利用频率扫描连续激励的情况下,因为利用逆序的频率的激励跟随有特定的频率扫描,所以不出现在激励频率上的大的跳跃,并且对于诸如自适应滤波器的电子部件的要求因此可以对应地较小。该方法因此不但节约用于执行测量的时间,而且在安装的部件方面节约了成本。
该方法在原理上适用于振动类型的所有测量装置。这包括料位测量装置、密度测量装置和粘度测量装置以及流量测量装置。
在本发明的解决方案的第一实施例中,被确定为测量频率的是谐振频率或出现在发送信号和接收信号之间的可预先确定的相移的情况下的频率,特别是可振荡单元的本征频率。本征频率对应于出现90°的相移的情况下的频率。
在本发明的方法的另一种改进中,被预定为用于确定第一激励器频率和第二激励器频率的准则的是出现最大或最小幅度和/或在发送信号和接收信号之间的特定的相移。
在本发明的另一种改进中,确定在第一激励器频率和第二激励器频率之间的差,并且根据在第一激励器频率和第二激励器频率之间的差来确定振荡的阻尼程度。
在本发明的实施例中,根据振荡的阻尼程度,确定介质的粘度。关联基于存储的在阻尼程度和粘度之间和/或在频率差和粘度之间的关系而出现。
该方法的实施例包括:基于在空气中的振荡的情况下的阻尼程度,确定沉积物(accretion)是否正在粘附到可振荡单元或可振荡单元是否被侵蚀。可以例如基于本征频率或谐振频率来检测可振荡单元是否在空气中振荡。
本发明的实施例提供了根据时间来监测阻尼程度的进展,并且,根据其来检测粘度或沉积物形成或侵蚀形成的改变。
在该方法的另一种改进中,在确定测量频率后,利用测量频率激励可振荡单元振荡,以确定和/或监测至少一个过程变量。在该情况下,频率扫描首先和最前地用于确定测量频率,利用该测量频率至少在扫描后的特定时间段期间可振荡单元得以激励。因为仅具有一个特定频率的激励,所以不出现不同频率的振荡的叠加,使得在该情况下接收的信号代表要确定的至少一个过程变量。
替代的实施例包括:在确定测量频率后,关于至少一个过程变量评估测量频率,并且执行用于测量频率的另一个确定的另一组第一和第二频率扫描。如果已经可以根据测量频率确定过程变量,则不要求通过频率扫描的激励的中断。因为连续执行频率扫描以确定测量频率,所以总是已知当前的测量频率。
在本发明的实施例中,作为过程变量,确定和/或监测来自包括料位、密度、粘度、质量流量和体积流量的组的变量的至少一个。
另外,通过用于执行本发明的方法的设备的特征来实现本发明的目的。该设备包括:机械可振荡单元;驱动/接收单元,其通过发送信号来激励可振荡单元机械振荡,并且接收可振荡单元的振荡,并且将这些振荡转换为电接收信号;以及,电子单元,其至少评估接收信号。用于确定介质的一个或多个过程变量的这样的设备被已知称为“电子振动测量装置”。在第一组测量装置的情况下,可振荡单元至少有时被浸没在介质中,并且例如被实施为振荡叉、膜、杆或闭合管。在第二组的情况下,可振荡单元例如是一个或多个管,介质至少间或流过该管。
附图说明
现在基于附图更详细地描述本发明,附图的图示出如下:
图1是电子振动料位测量装置的示意表示;
图2是电子振动流量测量装置的示意表示;
图3是用于向上扫描和向下扫描的接收信号的幅度频率图;
图4是方法的实施例的流程图;
图5是频率对阻尼程度的图。
具体实施方式
图1示出作为电子振动料位测量装置1的示例的所谓的振荡叉,利用电子振动料位测量装置1还能够测量介质3的密度和/或粘度。通过膜和两个叶片来形成可振荡单元2,其中,在膜上对称地布置叶片。膜在管状壳体11的端部闭合管状壳体11,其中,在这样的壳体11中布置了例如:驱动/接收单元6,用于产生和接收可振荡单元2的机械振荡;以及,电子单元5,用于振荡激励的开环和/或闭环控制,并且用于评估接收信号和确定过程变量。优选地,驱动/接收单元6是机电变换器,特别是压电堆驱动器,它与膜的内侧接触,并且因此激励可振荡单元2振荡。
料位测量装置1被安装在容器4的壁中、要监测的料位处。在这个实施例中,监测最大的料位;然而,例如作为下游泵的干运转保护的最小料位的监测同样是可能的。在介质3的料位达到最大水平前,可振荡单元2在空气中振荡;在达到和超过该最大料位时,可振荡单元2变得被介质3覆盖。这导致在谐振频率上和在本征频率上的改变。检测这样的改变以用于料位监测。所示的设备1可以同样被应用为密度和/或粘度测量装置,因为密度和粘度同样对于振荡特性具有影响。然而,应当已知利用处理介质3对于可振荡单元2的覆盖程度以便确定这两个过程变量。
利用本发明的方法,可以迅速和精确地确定测量频率。对于这一点,执行具有相同参数的两个频率扫描,即利用具有用于激励机械可振荡单元的多个离散的、接续的频率扫过预定频带。发送信号的频率因此连续地被改变。两个频率扫描仅在通过预定频带的移动的方向上有所不同。
两个频率扫描的目标在每种情况下是确定满足至少一个可预先确定的准则的特定激励器频率f1、f2。以确定两个对应的频率的方式来选择准则。“对应的”表示频率扫描的接收信号是对称的,并且结果,可以确定在相应的接收信号中的在幅度和相对位置上彼此对应的点。这些对应的频率在幅度方面具有关于其对称轴确定的并且对应于所寻求的测量频率的频率的相等的差。通过平均值形式,根据两个激励器频率f1、f2确定测量频率fm
在一实施例中,确定系统的本征频率。对于这一点,基于两个扫描,确定在每种情况下的频率f1、f2,在该情况下,在扫描期间,发送信号和接收信号相对于彼此具有特定的相移。这两个激励器频率f1、f2的平均值因此给出实际测量频率fm,在该情况下,独立于扫描而存在预定相移。如此确定的本征频率可以被建立为激励器频率,使得随后利用本征频率将可振荡单元激励至少特定的时间段。这使得能够进行例如相关联的幅度的确定和评估。
作为规则,相移被预先确定在90°,以便利用本征频率来激励可振荡单元,并且确定料位或密度。然而,高粘度可以影响测量。为使粘度不作为干扰变量,可以指定不同于90°的相移,该相移例如位于40°至70°之间。
在替代的实施例中,通过本发明的方法来确定当前的谐振频率。其后,可以重复该方法,使得连续地确定当前的谐振频率。可以关于诸如介质3的料位的要确定或监测的过程变量来对此进行评估。
图2示出科里奥利型的测量变换器,通过该测量变换器,可确定介质的流量、密度和/或粘度。这样的测量装置1被例如通过法兰密闭地插入作为中间件的管线中。可振荡单元2是测量管,介质至少间或流过测量管。等同地,可振荡单元2可以包括多个测量管。对于测量,利用谐振频率来激励测量管以振荡。测量频率的控制通常利用PLL(锁相环)来进行。借助于本发明的方法,可以找到系统的谐振频率,使得该频率能够被设置为用于PLL的开始频率。以这种方式,防止了PLL锁定在干扰频率而不是谐振频率。
图3示出具有记录和计算的信号的幅度频率图。在该图中,呈现第一频率扫描的接收信号E+和第二频率扫描的接收信号E-。导致这些接收信号E+、E-的可振荡单元2的机械振荡实质上未受到阻尼。在第一频率扫描的情况下,利用增大的频率进展通过频带,而在降低的方向上激励在第二频率扫描中的频率。进一步呈现了当因为相互叠加的振荡导致的调制未出现时呈现的接收信号IE的理想曲线的幅度。峰值位于谐振频率处。
而且,对于两个频率扫描,呈现从相应的接收信号E+、E-计算的信号BE+、BE-,其最大值与频率相关联,在该情况下,接收信号E+、E-和发送信号相对于彼此具有预定的相移。
扫描时间——即,可用于在要从通过预定频带的移动激励的频率的预定分离的情况下的频率扫描的持续时间——越小,则接收信号E+、E-越强地偏离理想信号IE。这归因于在接收信号E+、E-中的拍频现象,其导致幅度和相位信息的破坏。接收信号E+、E-的最大幅度因此不在实际谐振频率处出现。同样,在发送信号和接收信号之间具有特定相移的点移位,如在计算的信号BE+、BE-的标注的主要最大值中所看到的。
所示出的第一频率扫描和第二频率扫描的接收信号E+、E-关于与纵坐标平行并且在谐振频率处与横坐标相交的线镜像对称。因此可以通过形成两个频率的平均值来确定正确的谐振频率,在两个频率处,在增大和降低的频率扫描的接收信号E+、E-中出现最大值。
为了确定第一频率扫描和第二频率扫描的两个对应的激励器频率f1、f2,建立至少一个准则,接收信号E+、E-或从接收信号E+、E-得出的信号BE+、BE-必须单独或与发送信号或从其得出的信号相结合地满足该准则。两个对应的激励器频率f1、f2相对于所寻求的测量频率fm具有相等的差,其中,在符号上区别该差。第一激励器频率f1和第二激励器频率f2的平均值因此对应于所寻求的测量频率fm
如果谐振频率是所寻求的测量频率fm,则优选地,频率在每种情况下被确定为第一激励器频率f1和相应的第二激励器频率f2,在此情况下,相应的接收信号具有全局最大值。用于确定谐振频率的替代准则是出现特定的局部最大值或最小值。通过“特定局部最大值或最小值”表示在记录的接收信号中出现的N个局部最大值或最小值的第i个,例如,第一、第二或第三个。
为了确定测量频率,在此情况下出现在发送信号和接收信号之间的可预先确定的相移,将在特定的频率扫描期间出现的对于在发送信号和接收信号之间的相移的要求建立作为准则。作为规则,存在出现特定的相移的情况下的多个频率,使得需要满足另外的准则以唯一地确定激励器频率f1、f2。优选地,根据出现预定相移的情况下的所有的频率,来确定频率f1,相应地确定f2,在此情况下,接收信号的对应的幅度最高。在图3中呈现了该情况。
对于相移被设置为90°并且阻尼小到使得可振荡单元的本征频率和谐振频率相同的情况,通过所述不同的准则确定的测量频率fm重合,并且对应于下述频率:在该频率下,理想的接收信号IE具有最大值。
除了以示例的方式命名的准则,用于找到围绕要确定的测量频率fm对称地排列的两个激励器频率f1、f2的其他准则也当然可用。最佳适合的准则或多个准则的最佳适合的组合的选择最终取决于要确定的测量频率fm——例如,谐振频率或存在特定的相位关系的情况下的频率,特别是本征频率——以及取决于电子单元和可用的评估算法的实施例。
现在基于在图4中所示的流程图来更详细地在下面描述本发明的方法的具体实施例。作为测量频率fm,应当确定频率,在该情况下,在发送信号和接收信号之间,存在90°的可预先确定的相移。
在第一步骤A中,建立两个期望的频率扫描的参数以及要确定的测量频率fm的属性。在该情况下,测量频率fm的属性在于下述情况:在测量频率fm,出现在发送信号和接收信号之间的90°的相移。用于评估接收信号的算法对应地是固定的,或者,对应地建立准则。例如通过可振荡单元的几何形状来预定并且因此已知所寻求的测量频率fm所位于的频带。而且,步宽,即在两个激励器频率之间的距离和扫描时间,即用于频率扫描的时间是固定的。经由步宽,可预先确定记录的接收信号的分辨率。
在第二步骤B中,利用在增大方向上的第一频率扫描,即,在开始时利用频带的最低频率来进行可振荡单元2的激励。同样,可以以降低的扫描开始。同时,采样和处理特定的接收信号E+。评估有益地以在DE102009028022A1中描述的算法来发生。通过在此所述的相位选择采样,产生计算的接收信号,根据其最大值,可确定所有频率,在这种情况下,对于测量的接收信号,在发送信号和接收信号之间存在预定的相移,在这个示例中为90°。在图3中呈现了以这种方式计算的接收信号。根据满足相位条件的所有的频率,确定被称为第一激励器频率f1的激励器频率,在该情况下,接收信号或计算的接收信号具有最大幅度。
在下一步骤C中,利用与第一频率扫描相同的参数来执行第二频率扫描,但是是在降低的方向上。换句话说,频带、步宽和扫描时间相等。仅频带被扫过的方向与第一频率扫描不同。以等于较早记录的接收信号E+的方式来评估在第二频率扫描期间记录的接收信号E-,并且,与第一激励器频率f1类似地确定第二激励器频率f2
在下一步骤D中,根据第一激励器频率f1和第二激励器频率f2,通过形成两个确定的激励器频率的平均值,即(f1+f2)/2,来确定所寻求的测量频率fm
可选择地,在下一个步骤E中,确定在第一激励器频率f1和第二激励器频率f2之间的差f1-f2,并且利用它来确定介质3的阻尼程度D。由此可以确定在利用介质3在扫描期间覆盖可振荡单元2的情况下的介质3的粘度,或者,可以提取在可振荡单元2未被覆盖地振荡的情况下关于相对于沉积物或侵蚀的可振荡单元2的状态的信息。
在第一变形中,测量频率fm的确定之后是在步骤F中的利用测量频率fm将可振荡单元2激励至少特定时间段。然后从在单频激励的情况下获得的接收信号,例如基于幅度和/或测量频率fm确定或监测至少一个过程变量。例如,可以基于测量频率fm和相关联的幅度来确定或监测料位。可以然后例如以固定间隔再一次执行用于测量频率确定的方法。
在第二变形中,测量频率fm的确定之后是作为下一步骤G的关于诸如密度或料位的过程变量的测量频率fm的评估。这之后是另一个运行过程,即,增大和降低的频率扫描的另一个执行、两个激励器频率f1、f2的确定和测量频率fm的确定。在该情况下,因此实际上连续地执行扫描。
图5示出在第一激励器频率f1和第二激励器频率f2之间的差的量级对于阻尼程度D的依赖,该阻尼程度D也被称为“阻尼的莱尔测量”。振荡的阻尼越小,则引起的调制越强,并且在第一激励器频率f1和第二激励器频率f2之间的距离越大。
因此,根据通过在相反方向上执行的两个频率扫描确定的两个激励器频率的差|f1-f2|,可测量阻尼程度D。这是介质的粘度的度量。优选地,在测量装置的电子单元中,例如以特征曲线、公式或表格的形式来存储在频率差和粘度之间的关系。在测量装置的运行期间,可以然后确定在第一激励器频率f1和第二激励器频率f2之间的频率差|f1-f2|,并且根据其可以确定介质的粘度。这样的粘度确定特别有益,因为粘度实际上是附带地可确定的,而同时通过测量频率fm,可确定,特别是独立于粘度地确定另一个过程变量。
此外,阻尼程度D使得能够进行可振荡单元的状态的诊断。对于这一点,例如在空气中的振荡的情况下监测阻尼程度D在时间上的进展,或者,将当前阻尼程度D与开始值相比较。可以例如在设备的启动时确定开始值。如果在可振荡单元上形成沉积物,则振荡的阻尼大于没有沉积物的情况。经由频率差的确定,也因此可实现沉积物的检测。因为沉积物也影响其他过程变量的确定的可靠性,所以沉积物的检测使得能够保证可靠的测量。在形成沉积物的情况下,优选地向操作人员或控制室输出警告信号。
相反,根据在恒定的环境参数的情况下在阻尼上的降低,可以检测可振荡单元的侵蚀。频率差|f1-f2|的评估因此不仅有益于粘度确定,而且同样关于预测维护有益。
附图标记的列表
1 电子振动测量装置
11 壳体
2 可振荡单元
3 介质
4 容器
5 电子单元
6 驱动/接收单元
E+ 接收信号向上扫描
E- 接收信号向下扫描
BE+ 计算的接收信号向上扫描
BE- 计算的接收信号向下扫描
IE 理想接收信号
f1 第一激励器频率
f2 第二激励器频率
fm 测量频率

Claims (13)

1.一种操作用于确定和/或监测介质(3)的至少一个物理过程变量的设备(1)的方法,所述设备具有可振荡单元(2),
其中,使用带有增大或减小的频率的接续的、离散的激励器频率的发送信号、通过在所述可振荡单元(2)的工作范围中的预定频带内的第一频率扫描来激励所述可振荡单元(2)振荡,其中,以接收信号(E+,E-)的形式来接收所述可振荡单元(2)的对应的振荡,并且其中,确定第一激励器频率(f1),在该情况下,在所述第一频率扫描期间,满足至少一个可预先确定的准则,
其中,通过以带有相同的接续的、离散的激励器频率的发送信号的形式在所述预定频带内的第二频率扫描来激励所述可振荡单元(2)振荡,其中,与所述第一频率扫描相比较,所述频带沿相反方向被扫过,其中,以接收信号(E+,E-)的形式接收所述可振荡单元(2)的对应的振荡,并且其中,确定第二激励器频率(f2),在该情况下,在所述第二频率扫描期间,满足所述至少一个可预先确定的准则,并且
其中,根据所述第一激励器频率(f1)和所述第二激励器频率(f2),通过平均值的形式,确定用于确定和/或监测至少一个过程变量的测量频率(fm)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,被确定为所述测量频率的是谐振频率或出现在发送信号和接收信号之间的可预先确定的相移的情况下的频率。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,出现在发送信号和接收信号之间的可预先确定的相移的情况下的所述频率是所述可振荡单元(2)的本征频率。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,被预定作为用于确定所述第一激励器频率(f1)和所述第二激励器频率(f2)的准则的是出现最大或最小幅度和/或在所述发送信号和所述接收信号(E+,E-)之间的特定的相移。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,被预定作为用于确定所述第一激励器频率(f1)和所述第二激励器频率(f2)的准则的是出现最大或最小幅度和/或在所述发送信号和所述接收信号(E+,E-)之间的特定的相移。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法,其特征在于
确定在所述第一激励器频率(f1)和所述第二激励器频率(f2)之间的差,并且根据在所述第一激励器频率(f1)和所述第二激励器频率(f2)之间的差来确定所述振荡的阻尼程度。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,根据所述振荡的阻尼程度,确定所述介质(3)的粘度。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,基于在空气中的振荡的情况下的阻尼程度,确定沉积物是否正粘附到所述可振荡单元(2)或所述可振荡单元(2)是否被侵蚀。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其特征在于,基于时间来监测所述阻尼程度的进展,并且,根据其来检测在粘度或沉积物或侵蚀方面的变化。
10.根据权利要求1至5之一所述的方法,其特征在于,在确定所述测量频率(fm)后,利用所述测量频率(fm)来激励所述可振荡单元(2)振荡,以确定和/或监测至少一个过程变量。
11.根据权利要求1至5之一所述的方法,其特征在于
在确定所述测量频率(fm)后,关于至少一个过程变量评估所述测量频率(fm),并且执行用于所述测量频率(fm)的另一个确定的另一组第一和第二频率扫描。
12.根据权利要求1至5之一所述的方法,其特征在于
作为所述过程变量,确定和/或监测料位、密度、粘度、质量流量和体积流量中的至少一个。
13.一种用于执行在前述权利要求的之一所述的方法的设备(1),包括:机械可振荡单元(2);驱动/接收单元(6),所述驱动/接收单元(6)通过发送信号来激励所述可振荡单元(2)以执行机械振荡、并且接收所述可振荡单元(2)的振荡、并将这些振荡转换为电接收信号(E+,E-);以及,电子单元(5),所述电子单元(5)至少评估所述电接收信号(E+,E-)。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6429863B2 (ja) * 2013-04-29 2018-11-28 マイクロ モーション インコーポレイテッド 砂分離装置の境界検出
EP2803954B1 (de) * 2013-05-15 2019-01-02 VEGA Grieshaber KG Füllstandmessvorrichtung
DE102013106172A1 (de) * 2013-06-13 2014-12-18 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Kalibration oder zum Abgleich einer beliebigen schwingfähigen Einheit
DE102014114943B3 (de) * 2014-10-15 2015-07-16 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vibronischer Sensor
AT516281B1 (de) * 2014-11-03 2016-04-15 Anton Paar Gmbh Verfahren zur Ermittlung des Befüllungsgrads eines Schwingerrohrs eines Biegeschwingers und Biegeschwinger
DE102014119061A1 (de) * 2014-12-18 2016-06-23 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vibronischer Sensor
DE102015102834A1 (de) * 2015-02-27 2016-09-01 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vibronischer Sensor
DE102015109463A1 (de) * 2015-06-15 2016-12-15 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Radar-basierten Füllstandsmessgeräts
DE102015122124A1 (de) 2015-12-17 2017-06-22 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Vibronischer Sensor und Messanordnung zum Überwachen eines fließfähigen Mediums
DE102015122542A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-22 Endress+Hauser Flowtec Ag Feldgerät der Prozessmesstechnik
EP3258225A1 (de) * 2016-06-14 2017-12-20 VEGA Grieshaber KG Vibrationsgrenzschalteranordnung und verfahren zum betrieb einer vibrationsgrenzschalteranordnung
DE102016111134A1 (de) * 2016-06-17 2017-12-21 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Vibronischer Sensor
DE102016112743A1 (de) * 2016-07-12 2018-01-18 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Vibronischer Sensor
EP3273210B1 (de) * 2016-07-18 2022-05-18 VEGA Grieshaber KG Vibrationsgrenzstandsschalter und verfahren zur herstellung eines vibrationsgrenzstandsschalter
CN110160602B (zh) * 2018-02-11 2020-11-24 宁波方太厨具有限公司 一种吸油烟机的油杯液位测量方法
DE102018129044A1 (de) 2018-11-19 2020-05-20 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Verfahren und Analysesystem zum Bestimmen eines Zustands einer Membran eines Ultraschallsensors
DE102019109487A1 (de) * 2019-04-10 2020-10-15 Endress+Hauser SE+Co. KG Zustandsüberwachung eines vibronischen Sensors
GB201916592D0 (en) 2019-11-14 2020-01-01 Rosemount Measurement Ltd Improvements in or relating to field devices
DE102022134042A1 (de) 2022-12-20 2024-06-20 Endress+Hauser SE+Co. KG Verfahren zur Untersuchung eines Zustands eines vibronischen Sensors

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2350004A (en) * 1999-02-17 2000-11-15 Motherwell Control Systems Ltd Frequency swept radar gauge
US6378364B1 (en) * 2000-01-13 2002-04-30 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole densitometer
CN1602411A (zh) * 2001-12-12 2005-03-30 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 具有用于过程测量的传感器单元的电子现场设备
CN101842687A (zh) * 2007-09-13 2010-09-22 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定和/或监测粘度的方法和相应的装置
WO2010139508A1 (de) * 2009-06-03 2010-12-09 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg Verfahren zur bestimmung oder überwachung eines vorbestimmten füllstands, einer phasengrenze oder der dichte eines mediums
WO2011038985A1 (de) * 2009-09-30 2011-04-07 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg Verfahren zur bestimmung und/oder überwachung mindestens einer physikalischen prozessgrösse

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4044355A (en) * 1973-11-20 1977-08-23 Saab-Scania Aktiebolag Measurement of contents of tanks etc. with microwave radiations
DE3810669C2 (de) * 1988-03-29 1998-10-29 Siemens Ag Vorrichtung zur Überwachung des Pegelstandes einer Flüssigkeit
GB9408176D0 (en) * 1994-04-25 1994-06-15 Interface Devices Distribution Fluid level detectors
DE10203461A1 (de) * 2002-01-28 2003-08-14 Grieshaber Vega Kg Schwingungsgrenzstandsensor
JP4044376B2 (ja) * 2002-06-24 2008-02-06 株式会社ノーケン 振動式レベルセンサの温度測定方法,物体検出方法および物体検出装置
ATE528634T1 (de) * 2005-03-04 2011-10-15 Schlumberger Technology Bv Dichte- und viskositätssensor
DE102006033819A1 (de) * 2006-07-19 2008-01-24 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums
DE102008050266A1 (de) * 2008-10-07 2010-04-08 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße eines Mediums
DE102009028022A1 (de) 2009-07-27 2011-02-03 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer pysikalischen Prozessgröße eines Mediums

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2350004A (en) * 1999-02-17 2000-11-15 Motherwell Control Systems Ltd Frequency swept radar gauge
US6378364B1 (en) * 2000-01-13 2002-04-30 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole densitometer
CN1602411A (zh) * 2001-12-12 2005-03-30 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 具有用于过程测量的传感器单元的电子现场设备
CN101842687A (zh) * 2007-09-13 2010-09-22 恩德莱斯和豪瑟尔两合公司 用于确定和/或监测粘度的方法和相应的装置
WO2010139508A1 (de) * 2009-06-03 2010-12-09 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg Verfahren zur bestimmung oder überwachung eines vorbestimmten füllstands, einer phasengrenze oder der dichte eines mediums
WO2011038985A1 (de) * 2009-09-30 2011-04-07 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg Verfahren zur bestimmung und/oder überwachung mindestens einer physikalischen prozessgrösse

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