CN104024810B - 用于确定和/或监视至少一个过程变量的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于确定和/或监视容器(22)中的介质(21)的至少一个过程变量的装置，该装置包括：机械可振荡单元(3)；机电换能器单元(4)，该机电换能器单元(4)具有至少一个压电或感应换能器元件(41)，用于借助于激励器信号(AS)激励可振荡单元(3)以执行机械振荡，并且用于从可振荡单元(3)接收振荡并且将其转换成电接收信号(ES)；具有可电调节规模的第一部件(42)的基准元件(5)，其中，该基准元件(5)与机电换能器单元(4)并联连接并且被供应相同的激励器信号(AS)，并且产生不受可振荡单元(3)的振荡的影响的基准信号(RS)；和电子单元，该电子单元从接收信号(ES)和基准信号(RS)提取期望信号(NS)并且基于期望信号(NS)确定和/或监视过程变量。根据本发明，机电换能器单元(4)包括可电调节规模的第二部件(42)。

Description

用于确定和/或监视至少一个过程变量的装置
技术领域
本发明涉及一种用于利用机械可振荡单元来确定和/或监视至少一个过程变量的装置。过程变量例如是容器中介质的料位、密度、或粘度。
背景技术
现有技术中已知振荡叉，用于监视容器中液体的界限料位，或用于对密度或粘度的测量。振荡叉形式的机械可振荡单元由电动尤其是感应或压电换能器单元激励以执行谐振机械振荡。存在具有仅一个压电单元(例如，DE3931453C1)的换能器单元，而且换能器单元具有至少一个激励器压电装置和一个接收器压电装置(例如，DE19720519A1)。在感应式工作系统的情况下，两个独立的线圈用作发送器和接收器。在这样的感应驱动系统的情况下，不利之处在于，在接收线圈中由发送线圈感应的电压强烈地叠加在实际测量信号上。
对于料位测量，例如，检测在谐振激励的情况下的振荡频率位于预定的界限频率以下还是以上。如果振荡频率超过界限频率，则可振荡单元在空气中振荡；如果振荡频率不超过界限频率，或降到界限频率以下，则可振荡单元由介质覆盖。
在一个压电装置技术中，相同的压电元件用作可振荡单元的机械振荡的发送器和接收器。用于供应功率至压电元件的通常是具有矩形波形的交流电压。在对这样的矩形信号供应压电元件的情况下，压电装置电容在矩形信号的每个边缘处经历反向极化。这导致充电和放电电流。此外，流动的是对应于机械运动的电流。为了评估机械振荡，产生的电流经电阻器转换成电压。充电和放电电流表示评估中的非期望的干扰信号。
在公开说明书DE19720519A1中，这些干扰信号由基准电容器补偿，该基准电容器与换能器元件并联连接并且被供应相同的激励器信号。在这样的情况下，选择基准电容器，使得其电容对应于换能器元件的电容，因而基准电容器具有与换能器元件相同的充电和放电特性。通过对换能器元件两端的电压和基准电容器两端的电压求差，获得仅承载关于机械振荡的信息的信号。在该解决方案的情况下，存在换能器元件和基准电容器的不同的温度和老化特性的问题。
从公开说明书DE102008050266A1已知的振荡叉，在振荡叉而非基准电容器的情况下，压电补偿元件被放置在并联支路中。因此，在每种情况下，老化和温度特性是相等的。如果换能器元件的温度和补偿元件的温度不同，则两个元件的时间常数不同，并且完全补偿是不可能的。
在目前未公布的德国专利申请No.102010030791.2(US20130104647(A1))中，描述了具有由可控电阻和固定设置的电容器构成的补偿元件的系统，其中，补偿元件的时间常数借助于可控电阻与换能器元件的时间常数永久匹配。
此外，该实施例提供记录换能器元件的温度的可能性。知晓温度对于改进装置的测量精度是有利的。例如，可振荡单元的刚度随着温度并且还随其谐振频率、振荡幅度以及激励器信号和接收信号之间的相移而改变。振荡特性的温度依赖性导致装置测量精度的温度依赖。通过知晓温度，例如，界限频率能够被相应地调节用于料位监视。
本发明的目的是提供上述类型的具有进一步改进测量精度的装置。
发明内容
该目的由如在根据权利要求1的前序部分中限定的装置来实现，其中，机电换能器单元具有可电调节规模的第二部件。
用于确定和/或监视容器中的介质的至少一个过程变量的装置具有机械可振荡单元和机电换能器单元，该机电换能器单元具有至少一个压电换能器元件或感应换能器元件，用于借助于激励器信号激励可振荡单元以执行机械振荡，并且用于从可振荡单元接收振荡并且将其转换成电接收信号，其中，该接收信号呈现了干扰信号和表示振荡的期望信号的叠加。此外，该装置包括具有可电调节规模的部件的基准元件，其中，该基准元件与机电换能器单元并联连接并且被供应相同的激励器信号并且产生不受可振荡单元的振荡的影响的基准信号。此外，该装置包括电子单元，在机电换能器单元和基准元件被供应激励器信号的情况下，该电子单元从接收信号和基准信号提取期望信号，并且基于该期望信号确定和/或监视过程变量。根据本发明，机电换能器单元包括可电调节规模的第二部件。与换能器单元相关联的可电调节规模的第二部件优选具有与基准元件的可电调节规模的第一部件相等的构造。
在实施例中，第二部件与压电或感应换能器元件串联电连接。以这种方式，产生与包含基准元件的基准支路对称的测量支路。
在实施例中，第一部件和第二部件是可变电阻器，特别是数字电位计。
在实施例中，第二部件的规模可调节使得机电换能器单元具有可预定的时间常数。对于其中第二部件是可变电阻器并且换能器元件是压电元件的情况，换能器单元的时间常数由压电换能器元件的电容以及由电阻值预定。相应地，在感应换能器元件的情况下，时间常数由感应换能器元件的电阻值和电感确定。
在换能器单元具有至少一个压电换能器元件的实施例中，基准元件包括至少一个电容器或至少一个压电元件。在换能器单元具有至少一个感应换能器元件的实施例中，基准元件包括至少一个线圈。基准元件或者与测量支路中的机电换能器单元同等地被实现或它代表换能器单元的电等效电路。在最简单的情况下，基准元件因此由电容器和电阻器构成，所述电容器和电阻器分别具有线圈和电阻器，其中，电阻的规模在此处是可电调节的。
在实施例中，电子单元包括控制系统，该控制系统将第一部件的规模控制到一值，在该值的情况下，在从接收信号和基准信号提取的期望信号中干扰信号的规模为最小。在这里最小优选地意味着零。换言之，控制系统控制第一部件的规模以使得接收信号和基准信号之间的差异仅仅是期望信号。仅在第一部件的非最佳调节的情况下，由于换能器单元和基准元件的不同的时间常数，有干扰信号被叠加在期望信号上。
根据实施例，电子单元确定压电或感应换能器元件的温度。
在实施例中，电子单元包括存储器单元，特性曲线被存储在该存储器单元中，该特性曲线示出第一部件的规模的控制值对换能器元件的温度的依赖性，使得温度能够基于控制值和特性曲线来确定。
根据实施例，基准元件和机电换能器单元包括相等数量的压电元件或线圈，并且，提供温度传感器，该温度传感器确定在基准元件的位置处的温度，并且，电子单元基于期望信号中所包含的干扰信号来确定换能器元件和基准元件之间的温度差，并且电子单元基于在基准元件的位置处的温度和所述温度差来确定换能器元件的温度。优选地，在这样的情况下，电子单元根据被控制用于调节时间常数的第一部件的值来确定温度差。
该装置的另一个实施例包括，该装置监视过程变量的预定界限值的超过或未超过，对于该装置可应用的预定温度范围，在该装置的电子单元中存储当在相应温度下到达界限值的情况下依赖于过程变量的振荡特性具有的阈值，并且，电子单元基于在温度测量操作中确定的温度和与该温度相关的阈值来监视预定界限值的超过或未超过。
在实施例中，电子单元在温度测量操作中对机电换能器单元和基准元件供应辅助信号，该辅助信号具有位于围绕可振荡单元的谐振频率的谐振范围外部的频率，并且电子单元在供应辅助信号时至少根据从接收信号和基准信号提取的期望信号来确定换能器元件的温度。在该实施例中，要区分测量操作和温度测量操作。在测量操作期间，向换能器单元和基准元件供应激励器信号，使得可振荡单元以其本征频率或谐振频率执行振荡。在温度测量操作期间，供应辅助信号，辅助信号的频率位于上述谐振范围之上。测量操作和温度测量操作或者同时发生(其中，辅助信号是激励器信号的一部分)，或者在不同的时间间隔发生(其中，电子单元对机电换能器单元和基准元件交替地供应激励器信号和辅助信号)。例如，在矩形信号的情况下，辅助信号自动地为以较高频率振荡分量形式的激励器信号的一部分。
附图说明
现在将基于附图更详细地解释本发明，其中：
图1示出用于监视容器中的料位的装置；
图2是图1的具有压电换能器元件的装置的第一实施例的电路图；
图3是图1的具有两个压电换能器的装置的第二实施例的电路图；并且
图4是图1的具有感应换能器元件的装置的第三实施例的电路图。
具体实施方式
图1示出用于确定和/或监视容器2中介质21的预定的料位、密度或粘度的装置1。可振荡单元3被成形为具有两根杆或齿的叉，所述两根杆或齿经膜彼此相联接并且因此可激励以执行机械振荡。装置1被引入到容器2中，使得可振荡单元3定位在对应于待监视的料位的高度处。布置在背向介质21的膜的后侧上的是机电换能器单元4，该机电换能器单元4激励可振荡单元3以执行振荡并且从振荡单元3接收机械振荡且将其转换成电接收信号。
根据现有技术已知具有一个或多个压电换能器元件41、43、44的机电换能器单元4的实施例。在一个压电装置技术中，在换能器元件与发送器和接收器起到同等作用的情况下，首先，应用具有在圆形膜上居中布置的盘形换能器元件41的实施例以及具有在膜的两半上彼此对称布置的两个扇形的换能器元件43、44的实施例。两个实施例使得能够反向感测绕纵向轴线的两个振荡杆的振荡。
替代方案由线圈形式的电感换能器元件提供。通常，提供发送线圈和分开的接收线圈。如果接收信号中的干扰信号被补偿，则这里也可以一个线圈用作发送器并且还用作接收器。可振荡单元3的两个振荡杆在每种情况下具有磁性材料制的杆形状的突起(例如沿壳体内部的方向)，该突起突出到感应换能器元件46的磁场中。通过在感应换能器元件46上施加交流电压，振荡杆可激励以执行反相弯曲振荡。
例如借助于电振荡电路，使发生激励以执行机械振荡，其中，接收信号作为激励器信号经至少一个移相器和一个放大器被反馈至换能器单元4。经移相器，激励器信号和接收信号之间的固定相移是可预定的，使得，例如，为了料位测量，相移的值是可调节的，以满足谐振条件。
或者，激励经所谓的扫频(frequencysweep)发生，其中，激励器信号在离散步骤中反复地经过预定的频带，并且，在这样的情况下，还经过谐振频率。
为了料位监视，机电换能器单元4激励可振荡单元3以执行谐振振荡。在电子单元中设置例如微控制器或FPGA(现场可编程门陈列)形式的至少一个控制/评估单元6。控制/评估单元6通过将振荡频率与预定的界限频率相比较，参照料位来评估电接收信号。如果振荡频率位于界限频率下方，则可振荡单元3由介质21覆盖；如果它位于上方，则可振荡单元3自由振荡。
为了确定和/或监视介质21的密度或粘度，在浸入式可振荡单元3存在的情况下，控制/评估单元6评估振荡频率、幅度和/或激励器信号与接收信号之间的相移。根据振荡特性确定过程变量的公式在控制/评估单元6中的存储器单元62中被提供。
现在使用振荡叉的示例来解释本发明。然而，该原理在测量设备具有一个振荡杆或仅振荡膜形式的可振荡单元3的情况下同样适用。
图2示出基于装置1的第一变型的电路图的本发明。示出的电子单元包括模拟部件和数字部件两者。
信号发生器产生激励器信号AS并且将其供应至测量支路并且供应至基准支路。
布置在测量支路中的是具有压电换能器元件41的机电换能器单元4，该压电换能器元件41借助于激励器信号AS激励可振荡单元3来执行振荡。压电换能器元件41具有两个电极，其中，一个电极接地，并且另一个电极经可电调节规模的电阻器被供应激励器信号AS。可调电阻器由第二数字电位计42实施。换能器元件41和第二数字电位计42形成RC单元，该RC单元的时间常数由数字电位计42的电阻与换能器元件41的电容的乘积给出。
激励器信号AS是例如以矩形信号的形式的交流电压。激励器信号AS使得换能器单元4的压电换能器元件41执行周期性厚度振荡，周期性厚度振荡伴随有对应的直径的振荡。换能器元件41被固定到可振荡单元3的膜以使得膜随着油桶式运动而振荡。进而，膜的移动引起振荡杆执行反相振荡。在这样的情况下，振荡参数依赖于过程变量。机械振荡由换能器元件41转换成电接收信号ES，该电接收信号ES表示期望信号NS和干扰信号的叠加，其中干扰信号是因激励器信号AS的极性改变而在压电换能器元件中产生反向充电电流的结果。期望信号NS由压电换能器元件41的机械振荡引起的电荷反转电流产生。接收信号ES的分接点(tap)P1位于换能器元件41和第二数字电位计42之间。
电容器51和第一数字电位计52的串联电路形式的基准元件5位于基准支路中，该基准支路与测量支路被平行地供应激励器信号AS。基准元件5在被供应希望频率范围内的激励器信号AS时模仿换能器单元4的电特性。这里所示的基准元件5表示换能器单元4的电等效电路的最简单的形式。在替代的实施例中，基准元件5包括用于换能器单元4模拟的其它电气部件，例如，一个或多个电阻和/或线圈。
基准信号RS的分接点(tap)P2位于第一数字电位计52和电容器51之间。基准信号RS仅受到基准元件5的特征变量的影响并且独立于可振荡单元3的振荡。基准信号RS仅包含由激励器信号AS引起的电荷反转电流产生的干扰信号。干扰信号符合分段上升和下降的指数函数，具有由基准支路的参数预定的时间常数。相应地，这同样适用于接收信号ES中的干扰信号。如果基准支路的时间常数与测量支路的时间常数的是相等的，则干扰信号也是相等的。
测量支路中的第二数字电位计42被调谐使得由第二数字电位计42和换能器元件41形成的RC单元在已知基准温度下具有预定的时间常数。电容器51的电容和第一数字电位计52的电阻被选择、相应地调谐，使得基准元件5在该基准温度下具有与测量支路的RC单元相同的时间常数。接收信号ES中的干扰信号和基准信号RS中的干扰信号因此抵消，并且基准信号RS和接收信号ES不同之处仅在于依赖于振荡的期望信号NS。
为了提取期望信号NS，接收信号ES和基准信号RS被馈送至差动放大器8。在这样的情况下，基准信号RS被施加在反相输入上。差动放大器的输出信号形成期望信号NS。期望信号NS经反馈电阻器被馈送至差动放大器8的反相输入。代替差动放大器8，也可使用加法器，接收信号ES和反向基准信号RS被馈送到该加法器。
第一数字电位计52在电荷反转电流中产生过冲(overshooting)。由后续信号处理对其补偿是非常复杂的。在本发明中，代替不变的欧姆阻抗，同等构造的数字电位计42设置在测量支路中。这产生与第一数字电位计52相同的过冲，使得过冲被差形成而抵消，以产生期望信号NS。
对于通过使用第二数字电位计42的制造商产生的进一步优点在于，尽管同等构造换能器元件41的电容值的波动，但是测量支路中RC单元的时间常数的值可调谐到预定值。对于每个独立的或同等构造的装置，基准元件5不需要被调谐到特定时间常数。第一数字电位计52的最佳调节仅需要进行一次，并且因此能够为每个电子单元采用。术语“最佳调节”在这样的情况下意味着，在总温度范围内，用于为了调节换能器单元4的基准元件5的时间常数，使用第一数字电位计52的整个可用值范围，例如0-50kOhm。第二数字电位计42的调谐经控制端口P3电子地发生。
期望信号NS被供给至控制/评估单元6的模数转换器63，该控制/评估单元6在测量操作中参照过程变量评估期望信号NS。过程变量的值在端口P4上是可用的。在一种变型中，在可振荡单元3的激励经振荡电路发生的情况下，期望信号NS作为激励器信号AS经放大器和移相器被馈送至换能器单元4以及被馈送至基准元件5。移相器受到控制使得振荡电路中的谐振条件被满足。在另一个变型中，特别是在借助于扫频的数字激励的情况下，控制/评估单元6产生激励器信号AS。
在基准温度下，接收信号ES和基准信号RS的振荡独立部分没有不同。然而，换能器元件41的电容是温度依赖的。该依赖性影响由换能器单元41和第二数字电位计42形成的RC单元的温度依赖的时间常数。该变化的时间常数改变叠加在期望信号NS上的干扰信号的电荷反转曲线。相对地，在基准支路中的电容器51是温度稳定的。因为电容器51的温度独立的电容，因此基准信号RS体现了，在温度变化的情况下，没有这样的温度依赖性并且在接收信号ES和基准信号RS中的干扰信号不再抵消。期望信号NS因此包括作为必须被补偿的信号部分的干扰信号S。
借助于第一数字电位计52发生对干扰信号S的补偿。基准元件5的时间常数能够由第一数字电位计52主动控制，使得基准元件5的时间常数与换能器单元4的时间常数持久匹配。因此，甚至在温度变化情况下，过程变量也能以高精度确定。为了控制第一数字电位计52的调谐，控制系统61控制第一数字电位计52的值，例如使得期望信号NS中所包含的干扰信号S具有最小幅度。优选地，该幅度消失，即，期望信号NS因此不包含干扰信号S。在这种状态下，测量支路的时间常数与基准支路的时间常数是相等的，并且接收信号ES中的干扰信号完全被抵消。
为了确定干扰信号S的幅度，期望信号NS被供给至高通滤波器9，该高通滤波器9将干扰信号S从期望信号NS滤掉。高通滤波器9优选地是自适应配置的并且优选地被实施为陷波滤波器。干扰信号S经模数转换器64被馈送至控制/评估单元6。优选地，控制/评估单元6在预定的时间点对干扰信号S采样。预定的时间点相对于激励器信号AS限定并且对应于激励器信号AS具有零交叉的时间点。采样的值对应于干扰信号S的幅度。
由于期望信号NS中所包含的干扰信号S的幅度的温度依赖性，所以干扰信号S此外还能够被利用以确定换能器元件41的温度。
在实施例中，例如，基于在存储器单元62中提供的特性曲线，控制/评估单元6直接根据干扰信号S的幅度来确定在换能器元件41位置处的温度。
在另一个实施例中，控制/评估单元6基于对第一数字电位计52的控制间接地确定该温度。在干扰信号S的最小幅度的情况下，测量支路和基准支路中的RC单元的时间常数是基本上相同的。如果干扰信号S完全消失，则机电换能器单元4和基准元件5具有相同的时间常数。控制/评估单元6例如根据在控制之后存在的第一数字电位计52的电阻值来确定温度。根据建立的电阻值可确定两个RC单元的时间常数并且由此可确定换能器元件41的电容。在电容和在换能器元件41位置处的温度之间存在唯一性关系。该关系在控制/评估单元6的存储器单元62中以公式或特性曲线的形式来提供。
温度测量值能够经端口P5分接。温度信息由控制/评估单元6在确定或监视过程变量中有利地利用。由于可振荡单元3的振荡特性能够具有温度依赖性，所以优选地，在存储器单元62中提供特性曲线，这些特性曲线示出振荡特性对温度的依赖性并且在确定过程变量中将这些特性曲线考虑进去。例如，对于料位监视，为每个温度值提供相关联的界限频率。控制/评估单元6选择作为对应的界限频率的在换能器元件41位置处测量的温度的函数，将测量的振荡频率与对应的界限频率进行比较，以提供关于超过或不超过界限水平的陈述。
可替代地，为了同时测量过程变量和温度，温度测量在温度测量操作中发生。在温度测量操作中，信号发生器对换能器单元4和基准元件5供应辅助或帮助信号HS。辅助信号HS的频率位于可振荡单元3的谐振频率周围的谐振范围之外。在对换能器单元4和基准元件5仅供应辅助信号HS的情况下，接收信号ES没有振荡依赖分量。如果在换能器元件41位置的温度对应于基准温度，则基准信号RS和接收信号ES是相同的并且振荡引起的期望信号NS消失。在变化的温度的情况下，基准元件5和换能器单元4不再匹配，并且出现与干扰信号S完全相同的期望信号NS。在以辅助信号HS激励的情况下，期望信号NS的幅度为对换能器元件41的电容并且因此为对在换能器元件41位置处的温度的直接测量。
如果为了温度测量操作而周期性中断测量操作，则施加到换能器单元4以及到基准元件5的是具有周期性反复变化的频率的信号，该信号的周期包括相应的顺序的先导或后续(leadingorfollowing)的第一时间范围和第二时间范围。在第一时间范围内，该信号是激励器信号AS。在这样的情况下，信号频率随时间上升或下降，以防激励借助于扫频发生，或频率对应于可振荡单元3的谐振频率。在第二时间范围内，信号是辅助信号HS。在这样的情况下，信号的频率是恒定的并且位于由可振荡单元3的谐振频率预定的频率范围之外。激励器信号AS和辅助信号HS是例如正弦曲线的、梯形形状的、三角形形状的或矩形信号。在该实施例中，不要求高通滤波器，因期望信号NS在温度测量操作期间对应于干扰信号S。在该变型中，控制系统61控制第一数字电位计52的电阻，使得期望信号NS的幅度的量值在温度测量操作中是最小的。关于利用辅助信号HS进行温度确定的其它细节在德国专利申请No.102010030791.2(US20130104647(A1))阐明。
图3示出装置1的第二变型的电路图。代替第一数字电位计52和电容器51的串联电路，基准元件5在此处由数字电位计52和两个压电换能器元件53、54(在下文中被称为补偿压电装置)构成。由于两个换能器元件43、44布置在测量支路中，所以基准元件5相应地具有同样的两个补偿压电装置53、54。补偿压电装置53、54与在测量支路中的换能器元件43、44具有相等的构造。由补偿压电装置53、54形成的测量支路和基准支路是两个相同的分支，在基准温度下具有相同的时间常数以及相同的温度和老化特性。与换能器元件43、44不同，补偿压电装置53、54独立于可振荡单元3的振荡。在测量分支和基准分支中，产生相同的寄生效应，因而这些效应在利用差动放大器8产生期望信号NS中理想地完全被抵消。
补偿压电装置53、54和换能器元件43、44优选地源自相同的批次。在一个批次内，温度特性和老化特性是相同的。补偿压电装置53、54的基本电容和换能器元件43、44的基本电容能够不同，但是在温度变化的情况下，电容的百分比变化却没有不同。
与换能器元件43、44的电容一样，补偿压电装置53、54的电容受到温度影响。这样，在该实施例中，利用期望信号NS中所包含的干扰信号S仅可以测量基准元件5和换能器元件43、44之间的温度差。为了基于可测量温度差使得能够做出关于在换能器元件43、44的位置处的起支配作用的温度的陈述，在基准元件5的位置处的温度必须是已知的。为此，温度传感器7布置在电子单元中在基准元件5附近。例如，温度传感器7集成到控制/评估单元6中。控制/评估单元6优选地至少部分被实现为微控制器。常常，微控制器已经装接有温度传感器7，使得在这种情况下，温度已经是已知的，并且不需要独立的温度传感器。
图4示出在数字激励的情况下具有感应换能器元件46而非压电换能器元件41的装置的变型的电路图。控制/评估单元6产生激励器信号AS(优选地以矩形信号的形式)并且将该激励器信号AS供应至测量支路以及供应至基准支路。布置在测量支路中的是感应换能器元件46，而在基准支路中，基准元件5配备有线圈56。激励器信号经第一数字电位计52形式的电可变电阻器被馈送至线圈56并且经第二数字电位计42被馈送至感应换能器元件46。换能器单元4的接收信号ES和基准元件5的基准信号RS被馈送至差动放大器8，该差动放大器8形成差别信号用以产生期望信号NS。控制/评估单元6根据期望信号NS确定过程变量。
类似于先前实施例，在测量支路中RL单元的时间常数能够经第二数字电位计42的值调节至预定的规模。第一数字电位计52在测量设备1的操作期间是可控的，使得在基准支路中的RL单元总是具有与在测量支路中的对应的单元相同的时间常数。期望信号NS中的干扰信号S由于不同的时间常数而因此被消除。另外，在该变型中，在出自期望信号NS的不完全补偿的情况下，控制/评估单元6过滤期望信号NS中所包含的干扰信号S，控制第一数字电位计52的值使得干扰信号S的幅度为最小，并且此外基于对第一数字电位计52的调节来优选地确定感应换能器元件46的温度。
在利用感应换能器元件46对于基准元件5的迁移行为相对于换能器单元4的迁移行为进行改进的调节的实施例中，基准元件5不仅由第一数字电位计52和线圈56构成而且替而包含其它部件。例如，基准元件5由第一变量数字电位计52、线圈56、电容器和固定预定的规模的电阻器构成。
附图标记列表
1测量设备
2容器
21介质
3可振荡单元
4换能器单元
41压电换能器元件
42第二数字电位计
43第一换能器元件
44第二换能器元件
46感应换能器元件
5基准元件
51电容器
52第一数字电位计
53第一补偿压电装置
54第二补偿压电装置
56线圈
6控制/评估单元
61控制系统
62存储器单元
63、64模数转换器
7温度传感器
8差动放大器
9高通滤波器
P1分接点ES
P2分接点RS
P3控制端口
P4输出过程变量
P5输出温度

Claims (12)

1.一种用于确定和/或监视容器(2)中的介质(21)的至少一个过程变量的装置(1)，所述装置包括：
-机械可振荡单元(3)，
-机电换能器单元(4)，所述机电换能器单元(4)具有至少一个压电换能器元件(41)或感应换能器元件(46)，用于借助于激励器信号(AS)来激励所述可振荡单元(3)以执行机械振荡，并且用于从所述可振荡单元(3)接收振荡并将其转换成电接收信号(ES)，其中，所述接收信号(ES)呈现了干扰信号和表示所述振荡的期望信号(NS)的叠加，
-基准元件(5)，具有可电调节规模的第一部件(52)，其中，所述基准元件(5)与所述机电换能器单元(4)并联连接并且被供应相同的激励器信号(AS)，并且所述基准元件(5)产生不受所述可振荡单元(3)的振荡影响的基准信号(RS)，和
-电子单元，在所述机电换能器单元(4)和所述基准元件(5)被供应所述激励器信号(AS)的情况下，所述电子单元从所述接收信号(ES)和所述基准信号(RS)提取所述期望信号(NS)，并且基于所述期望信号(NS)确定和/或监视所述过程变量，
所述装置的特征在于，
所述机电换能器单元(4)包括可电调节规模的第二部件(42)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第二部件(42)与所述压电换能器元件(41)或感应换能器元件(46)串联电连接。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第一部件(52)和所述第二部件(42)是可变电阻器。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第二部件(42)的规模可调节使得所述机电换能器单元(4)具有可预定的时间常数。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
对于所述换能器单元(4)具有至少一个压电换能器元件(41)的情况，所述基准元件(5)具有至少一个电容器(51)或至少一个压电元件(53、54)，并且，
对于所述换能器单元(4)具有至少一个感应换能器元件(46)的情况，所述基准元件(5)具有至少一个线圈(56)。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述电子单元包括控制系统(61)，所述控制系统(61)把所述第一部件(52)的规模控制到控制值，使得在该控制值的情况下，在从所述接收信号(ES)和所述基准信号(RS)提取的所述期望信号(NS)中干扰信号(S)的幅值为最小。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述电子单元确定所述压电换能器元件(41)或感应换能器元件(46)的温度。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述电子单元确定所述压电换能器元件(41)或感应换能器元件(46)的温度，
所述电子单元包括存储器单元(62)，特性曲线被存储在所述存储器单元(62)中，所述特性曲线示出所述第一部件(52)的规模的所述控制值对所述换能器元件(41、46)的温度的依赖性，使得所述温度能够基于所述控制值和所述特性曲线来确定。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述基准元件(5)和所述机电换能器单元(4)包括相等数量的压电元件(41、42、43、53、54)或线圈(46、56)，
提供温度传感器(7)，用于确定在所述基准元件(5)的位置处的温度，
所述电子单元基于所述期望信号(NS)中包含的所述干扰信号(S)来确定所述换能器元件(41)和所述基准元件(5)之间的温度差，并且
所述电子单元基于在所述基准元件(5)的位置处的温度和所述温度差来确定所述换能器元件(41、46)的温度。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述装置监视所述过程变量的预定界限值的超过或未超过，
对于所述装置可应用的预定温度范围，在所述装置的电子单元中存储当在相应温度下到达所述界限值的情况下依赖于所述过程变量的振荡特性具有的阈值，并且
所述电子单元基于在温度测量操作中确定的温度和与该温度相关联的阈值监视所述预定界限值的超过或未超过，所述温度测量操作用于确定所述压电换能器元件(41)或感应换能器元件(46)的温度。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，
在温度测量操作中所述电子单元对所述机电换能器单元(4)和所述基准元件(5)供应辅助信号(HS)，所述辅助信号(HS)具有位于围绕所述可振荡单元(3)的谐振频率的谐振范围外部的频率，并且所述电子单元在供应所述辅助信号(HS)时至少根据从所述接收信号(ES)和所述基准信号(RS)提取的所述期望信号(NS)来确定所述换能器元件(41、46)的温度。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述第一部件(52)和所述第二部件(42)是数字电位计。
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