CN104995490A - 振动型测量变换器以及形成有该测量变换器的测量系统 - Google Patents

Abstract

测量变换器包括具有输入侧管端部(M+)和输出侧管端部(M#)的测量管(M)、承载元件(TE)、以及与测量管侧向间隔开的承载元件(TS)，该测量管具有带预定的壁厚的管壁和在其第一与第二管端部之间延伸的由该管壁包围的内腔，该承载元件以承载端部(TE+)与管端部(M+)机械连接且以承载端部(TE#)与管端部(M#)机械连接，该承载元件以承载端部(TS+)与承载端部(TE+)机械联接且以承载端部(TS#)与承载端部(TE#)机械连接。测量变换器的测量管设置成用于在其内腔中引导流动的介质并且在此期间为了产生科里奥利力而围绕静态的静止位置振荡。此外，测量变换器包括振荡激励器(E)以及至少一个振荡传感器(S1；S2)。测量变换器自然固有带谐振频率的有效模式，在该有效模式中，测量管(M)可以实施对于产生科里奥利力来说合适的围绕其静态的静止位置的有效振荡，该有效振荡具有相应于有效模式的谐振频率的有效频率。此外，振荡激励器(E)设置成用于激励出测量管的该有效振荡，并且测量振荡传感器设置成用于检测测量管(M)相对于承载元件(TS)的运动并且将其转换成代表测量管的振荡的振荡信号，该振荡传感器的传感器组件(SV)在外部安装在测量管(M)上并且传感器组件(SV)安装在承载元件(TS)上。

Description

振动型测量变换器以及形成有该测量变换器的测量系统

技术领域

本发明涉及一种振动型测量变换器，其尤其适合于科里奥利(Coriolis)质量流量测量仪，以及涉及一种形成有该振动型测量变换器的测量系统，尤其是科里奥利质量流量测量仪。

背景技术

在工业测量技术中，尤其也与对自动化的工艺技术的过程的调节和监控相结合，为了测定在过程线路中，例如管状线路中流动的介质，如液体和/或气体的质量流率和/或质量流量，经常使用如下测量系统，其借助振动型测量传感器和与之联接的大多安装在单独的电子器件壳体中的测量和运行电子器件在流动的介质中感应出科里奥利力，并且由它们产生了代表质量流量或质量流率的测量值。

这种测量系统是早已公知的并且在工业使用中被证实为是有利的，这种测量系统大多构造为直接使用在过程线路的走向中的在线测量仪，也就是具有与管状线路的标称宽度相同大小的额定标称宽度。针对振动型测量变换器或形成有该振动型测量变换器的测量系统的示例在US-A 2003/0084559、US-A 2003/0131669、US-A 2005/0139015、US-A 46 55 089、US-A 48 01 897、US-A 48 31 885、US-A 50 24 104、US-A 51 29 263、US-A 52 87 754、US-A 53 81 697、US-A 55 31 126、US-A 57 05 754、US-A 57 36 653、US-A 58 04 742、US-A 60 06 609、US-A 60 47 457、US-A 60 82 202、US-B 62 23 605、US-A 63 11 136、US-B 63 60 614、US-B 65 16 674、US-B 68 40 109、US-B 68 51 323、US-B 70 77 014或WO-A 00/02020中进行了描述。在其中示出了，测量变换器分别包括至少一个关于对称中心点对称的测量管，该测量管具有带预定壁厚的例如由钛合金、锆合金和/或钽合金或由不锈钢构成的管壁以及在测量管的输入侧的管端部与输出侧的管端部之间延伸的由该管壁包围的内腔。例如S形或Z形或笔直构造的测量管以能振荡的方式保持在例如也构造为包覆测量管的因此提供保护的测量变换器壳体中和/或在构造为至少包覆测量管的承载管的例如由不锈钢构成的外承载元件中，即仅以其输入侧的管端部与承载元件的相应的输入侧的承载端部固定连接，并且以其输出侧的管端部与承载元件的相应的输出侧的承载端部固定连接，但在其他部分侧向与其间隔开。此外，外承载元件设置成用于分别与管状线路的相应的线路区段直接地，即经由分别设置在该外承载元件的两个承载端部中的每一个上的联接法兰机械连接，并且因此将整个测量变换器保持在管状线路中或承受由管状线路输入的力。为了形成将两个联接的线路部段在流技术上连接的，即允许从一个线路部段穿过测量管到另一线路部段的贯穿的流动路径，测量管又分别以其两个管端部中的每一个通入对应的联接法兰中。

此外，至少一个测量管设置成用于在测量系统运行时，在其内腔中引导流动的介质，例如气体和/或液体，在形成提及的流动路径的情况下将该内腔与联接的管状线路的内腔联通，并且在此期间为了产生可利用的科里奥利力作为用于测量质量流率进而质量流量的测量效果，使其围绕其静态的静止位置振荡。测量变换器固有的自然振荡模式(所谓的驱动模式或有效模式)的振荡通常充当有效振荡，即测量管的适合于产生科里奥利力的振荡，利用该振荡模式的瞬时的谐振频率，例如也可利用实际上保持恒定的振荡振幅激励出这些振荡。由于穿流过在有效模式中振荡的测量管的介质，这些有效振荡又生成科里奥利力，这些科里奥利力还导致科里奥利振荡，即与在有效模式中测量管的振荡运动同步的附加的振荡运动，也就是在所谓的科里奥利模式中测量管的与其叠加的振荡运动。由于这样的有效模式与科里奥利模式的叠加，振动的测量管的借助传感器装置在输入侧和输出侧检测到的振荡具有也依赖于质量流率的可测量的相位差。

如已示意出的那样，通常选择充当有效模式的振荡形式的瞬时的自然谐振频率作为激励频率或有效频率，即作为用于激励出的有效振荡的频率。在此，有效模式也以如下方式来选择，即，使该谐振频率尤其也依赖于介质的瞬时的密度。因此，有效频率能在与在测量管的内腔中流动的介质的密度的波动范围对应的有效频率区间内变化，由此借助市场上常见的科里奥利质量流量测量器除了质量流量之外还可以附加地测量流动的介质的密度。此外，如在开头提及的US-A 60 06 609或US-A 55 31 126中所示，也可以实现借助提到类型的测量变换器直接测量穿流的介质的粘度，例如以对于也通过介质阻尼的值得一提的有效振荡的激励或维持所必需的激励功率为基础。

如尤其也在US-A 2005/0139015、US-A 2003/0131669、US-B 70 77 014、US-B 68 40 109、US-B 65 16 674、US-A 60 82 202、US-A 60 06 609、US-A 55 31 126、US-A 53 81 697、US-A 52 87 754或WO-A 00/02020中所示，提到类型的测量变换器完全可以仅借助一个唯一的测量管以如下方式形成，即，例如也与在US-A 46 55 089中所示的测量变换器不同，相应的测量变换器除了该测量管之外不具有(另外的)管，其设置成用于在内腔中引导流动的介质并且在此期间围绕静态的静止位置振荡。如在开头提及的US-B 70 77 014中所示，在具有唯一的点对称的测量管的测量变换器中，尤其也可以主动激励出这样的振荡模式作为有效模式，也就是可以选择如下这样的振荡作为有效振荡，其中，测量管分别具有四个振荡波节，也就是正好三个振荡波腹，其中，至少在理想地均匀成形的测量管中，具有均一的壁厚和均一的横截面，也就是具有均匀的理想地均一的坚固性分布和质量分布，即，四个振荡波节在测量变换器的至少一个虚拟的投影平面中位于将输入侧的管端部和输出侧的管端部彼此假想连接的虚拟的振荡轴线上，或测量变换器固有这样的假象的投影平面。在具有笔直的测量管的测量变换器中，该投影平面实际上相应于假想沿纵向将测量管切成两个半体的截面，也就是该测量管的代表有效振荡的虚拟的弯曲线与该投影平面共面。

例如也为了避免或最小化不期望的尤其也依赖于要测量的介质的密度的横向力或随之发生的对测量效果的干扰，这种仅具有唯一的测量管的，也就是仅具有唯一的穿流的管的测量变换器通常除了前面提及的外承载元件之外还配备有另一内承载元件，该测量变换器大多具有0.5mm至100mm之间的范围内的额定标称宽度，该内承载元件以能振荡的方式，即仅以输入侧承载端部和与其间隔开的输出侧承载端部固定在测量管上，也就是以其第一承载端部与外承载元件的第一承载端部机械联接，或者说以其第二承载端部与外承载元件的第二承载端部机械联接。在此，内承载元件还以如下方式构造和布置，即，使其与测量管以及也与外承载元件侧向间隔开，并且不仅内承载元件的输入侧承载端部而且还有内承载元件的输出侧承载端部分别与外承载元件的两个承载端部间隔开。在内承载元件在测量管上的这种布置的情况下，测量管的管部段分别不仅在两个承载元件的输入侧承载端部之间而且在两个承载元件的输出侧承载端部之间延伸，该管部段是允许内承载元件的各个从属的承载端部相对于外承载元件的承载端部运动的，也就是分别作为弹簧元件在两个承载元件之间作用的自由的，例如也是笔直的管部段。其结果是，测量变换器也固有大多具有与有效频率不同的谐振频率的振荡模式，在该振荡模式中，使全部内承载元件相对于外承载元件以如下方式运动，即，也使内承载元件的两个承载端部相对于外承载元件的两个承载端部运动。换而言之，仅具有唯一的测量管的传统的测量变换器大多具有借助测量管和保持在其上的内承载元件形成的内部件，其例如也仅借助两个自由的管部端保持在外承载元件中，更确切地说，以能够实现该内部件相对于外承载元件振荡的方式。大多由钢，例如不锈钢或易削钢构成的内承载元件通常构造为至少以区段形式包覆测量管的，例如也与其同轴的空心柱体，或如尤其在开头提及的US-B 70 77 014、US-A 52 87 754中所示的那样，例如也构造为板、框架或盒，并且此外还具有大多比唯一的测量管的质量更大的质量。如尤其在开头提及的US-A 55 31 126中所示的那样，内承载元件也可以借助平行于测量管延伸的，必要时关于材料和几何形状基本上也与其结构相同的盲管形成。

此外，为了主动激励出有效振荡，振动型测量变换器具有至少一个在运行中由提及的驱动电子器件生成且相应地调制的、即具有相应于有效频率的信号频率的电驱动信号，例如利用能以调节的电流驱控的、大多作用在测量管的中心的机电振荡激励器。通常按照振荡线圈的类型构建的，也就是电动力的振荡激励器大多具有在外部固定在测量管上的，即测量管的在运行中不与要测量的介质接触的侧上的，例如安装在其管壁上的且借助棒形永磁体形成的第一激励器组件以及与其相对置地放置的与该第一激励器组件相互作用的第二激励器组件，并且该振荡激励器用于将借助驱动信号供给的电功率转换成相应的机械功率，并且由此生成引起测量管的有效振荡的激励力。在上述仅具有唯一的管的测量变换器中，大多借助螺线管形成的、也就是与电联接线路连接的该第二激励器组件通常安装在提及的内承载元件上，从而使振荡激励器差动地(differentiell)作用到承载元件和测量管上，因此内承载元件在运行中可以实施如下振荡，这些振荡相对于测量管正好相反地，也就是频率相同但相位相反地构造。如尤其在开头提及的US-A 55 31 126中提出的那样，在传统的振动型测量变换器中，振荡激励器也可以按照如下方式构造，即，使其差动地作用到内和外承载元件上，也就是间接地激励出测量管的有效振荡。

为了检测测量管的输入侧振荡和输出侧振荡，尤其是具有有效频率的振荡，提到类型的测量变换器还具有两个大多结构相同，通常也按照与振荡激励器相同的作用原理工作的振荡传感器，其中，输入侧振荡传感器放置在振荡激励器与测量管的输入侧管端部之间，而输出侧振荡传感器放置在振荡激励器与测量管的输出侧管端部之间。其中每个例如电动力的振荡传感器用于将测量管的振荡运动转换成代表测量管的振荡运动的振荡信号，其例如是具有依赖于有效频率或振荡运动的振幅的测量电压。为此，其中每个振荡传感器具有在外部固定在测量管上的，例如与其管壁材料锁合地(stoffschlüssig)连接和/或借助永磁体形成的第一传感器组件以及与其相对置的与该第一传感器组件相互作用的第二传感器组件。在上述仅具有唯一的管的测量变换器中，大多借助螺线管形成的，也就是与电联接线路连接的该第二传感器组件通常以如下方式安装在提及的内承载元件上，即，使其中每个振荡传感器分别差动地检测测量管相对于第二承载元件的运动。

在提到类型的测量变换器中，如尤其也在US-A 60 47 457或US-A 2003/0084559中提及的那样，还常见的是，固定在测量管上的激励器组件或传感器组件分别保持在额外为此安装到相应的测量管上的环状或环盘状的金属紧固元件上，其基本上沿着虚拟的圆形的圆周线分别牢固地围紧测量管。相应的紧固元件例如可以材料锁合地、例如通过钎焊和/或力锁合地(kraftschlüssig)、例如通过从外部的压紧、通过测量管内部的液压挤压或轧制或者通过热缩套装固定在测量管上，例如也可以按如下方式，即，使该紧固元件持续承受弹性变形或混合式塑性弹性变形，并且因此关于测量管永久地在径向上预紧。

除了用于使这样的测量变换器在更大的密度测量范围上也平衡的通常非常耗费的措施之外，仅具有唯一的测量管的测量变换器的缺点尤其还在于，该测量变换器与具有两个测量管的测量变换器相比明显更敏感地以使至少一个振荡信号失真的运动对通过联接的管状线路导入的、通过外承载元件传递的轴向夹紧力或对经过管状线路导入的震动力做出反应，也就是该测量变换器具有较小的抵抗这种从测量变换器外部输入的干扰的抵抗力或较差的机械共模干扰抑制；这尤其也针对如下的情况，即，上述震动力在很大程度上平行于驱动有效振动的激励力地取向和/或具有带有效频率的力分量。其结果是，如已经在开头提到的US-A 57 36 653中所论述的那样，在上述意义下不利的安装情况下，仅具有唯一的测量管的测量变换器由于失真的振动信号而具有可能增大的测量误差。

发明内容

从上述在由现有技术公知的仅具有唯一的测量管的测量变换器中出现的缺点出发，本发明的任务在于，以如下方式改善振动型测量变换器，即，提高其抵抗从测量变换器外部，例如以夹紧力和/或震动力的形式输入的干扰的抵抗力。

为了解决该任务，本发明涉及一种尤其是用于科里奥利质量流量测量仪的振动型测量变换器，该测量变换器包括：

具有输入侧的第一管端部和输出侧的第二管端部的测量管、第一承载元件、与测量管侧向间隔开的第二承载元件、例如唯一的和/或电动力的振荡激励器以及至少一个例如电动力的第一振荡传感器，该测量管例如是关于对称中心点对称的和/或至少以区段形式S形或Z形地弯曲的和/或至少以区段形式笔直的和/或唯一的测量管，该测量管具有带预定的壁厚的管壁和在其第一与第二管端部之间延伸的由该管壁包围的内腔，该第一承载元件以第一承载端部尤其刚性地与测量管的第一管端部机械联接，且以第二承载端部尤其刚性地与测量管的第二管端部机械联接，并且例如至少以区段形式柱体式地构造和/或构造为包覆测量管的壳体，该第二承载元件以第一承载端部尤其刚性地与第一承载元件的第一承载端部机械连接，并且以第二承载端部尤其刚性地与第一承载元件的第二承载端部机械连接，并且例如借助与测量管结构相同和/或至少以区段形式平行于测量管延伸的盲管形成。测量管设置成用于在其内腔中引导流动的介质，例如气体和/或液体，并且在此期间为了产生科里奥利力而围绕静态的静止位置振荡，其中，测量变换器固有带谐振频率的有效模式，即如下振荡模式，其中，测量管可以实施有效振荡，即对于产生科里奥利力来说合适的围绕其静态的静止位置的振荡，该振荡具有有效频率，即相应于有效模式的谐振频率的频率，例如也可以通过如下方式来实现，即，测量管的有效振荡具有四个振荡波节，也就是三个振荡波腹，并且其中，振荡激励器设置成用于激励出测量管的该有效振荡。此外，根据本发明的测量变换器的第一振荡传感器设置成用于检测测量管相对于第二承载元件的运动，例如测量管的具有有效频率的振荡的运动，并且用于将其转化成代表测量管的振荡的第一振荡信号。为此，该测量振荡传感器具有在外部固定在测量管上的第一传感器组件以及安装在第二承载元件上的第二传感器组件，该第一传感器组件例如也与其管壁材料锁合地连接和/或借助永磁体来形成，并且该第二传感器组件例如借助螺线管来形成。

此外，本发明涉及一种测量系统，其尤其用于测量在管状线路中流动的介质的质量流率和/或质量流量，该测量系统包括这样的测量变换器以及电联接至该测量变换器上的测量和运行电子器件。

根据本发明的第一设计方案，振荡激励器具有第一激励器组件以及第二激励器组件，该第一激励器组件在外部固定在测量管上，例如与其管壁材料锁合地连接和/或借助永磁体形成，该第二激励器组件安装在第一承载元件上，例如放置在该承载元件的面对测量管的内侧上和/或借助螺线管形成。在此，尤其还设置的是，除了振荡激励器之外，测量转换器不具有带安装在第一承载元件上的激励器组件的振荡激励器和/或测量转换器不具有带安装在第二承载元件上的激励器组件的振荡激励器。

根据本发明的第二设计方案设置的是，第一承载元件借助例如至少以区段形式是柱体状和/或管状的和/或至少部分包覆测量管和第二承载元件的空心体来形成。

根据本发明的第三设计方案设置的是，第一承载元件具有内腔，测量管和第二承载元件延伸穿过该内腔。

根据本发明的第四设计方案设置的是，第一承载元件具有形成第一承载端部的第一端部件、形成第二承载端部的第二端部件以及在两个例如结构相同的端部件之间延伸的例如柱体状和/或管状的中间件，该中间件例如形成至少部分地包覆测量管和第二承载元件的空心体。

根据本发明的第五设计方案设置的是，第一承载元件具有小于测量管的最大挠性的最大挠性。

根据本发明的第六设计方案设置的是，第一承载元件具有小于第二承载元件的最大挠性的最大挠性。

根据本发明的第七设计方案设置的是，第一承载元件借助具有管壁和由该管壁围绕的内腔的柱体状的管来形成，例如以如下方式，即，使测量管和第二承载元件分别至少部分地布置在该管的内腔内部，和/或形成第一承载元件的管的管壁的壁厚大于测量管的管壁的壁厚，其中，形成第一承载元件的管的管壁的壁厚大于测量管的管壁的壁厚，例如以如下方式，即，形成第一承载元件的管的管壁的壁厚是测量管的管壁的壁厚的两倍还多，和/或测量管的管壁的壁厚大于0.5mm且小于3mm，并且形成第一承载元件的管的管壁的壁厚大于3mm。

根据本发明的第八设计方案设置的是，除了测量管之外，测量变换器不具有设置成用于在内腔中引导流动的介质并且在此期间围绕静态的静止位置振荡的管。

根据本发明的第九设计方案，第一承载元件的第一承载端部具有联接法兰，测量管的第一管端部通入该联接法兰中，并且第一承载元件的第二承载端部具有联接法兰(F#)，测量管的第二管端部通入该联接法兰中。

根据本发明的第十设计方案，第一承载元件设置成用于使其以如下方式置入管状线路的走向中，即，在形成流动路径的情况下，使测量管的内腔与该管状线路的内腔联通。

根据本发明的第十一设计方案设置的是，有效模式的谐振频率依赖于在测量管中引导的介质的例如能随时间变化的密度。

根据本发明的第十二设计方案设置，测量变换器固有大量分别具有谐振频率的第一类干扰模式，即如下振荡模式，其中，第一承载元件可以分别实施干扰振荡，即可以分别实施导致相对于测量管的运动的围绕其静态的静止位置的振荡；以及大量分别具有谐振频率的第二类干扰模式，即如下振荡模式，其中，第二承载元件可以分别实施干扰振荡，即可以分别实施导致相对于测量管的运动的围绕其静态的静止位置的振荡，并且测量变换器以如下方式构造，即，其中每一个第一类干扰模式的谐振频率和其中么一个第二类干扰模式的谐振频率例如持续地与有效模式的谐振频率有偏差，例如分别偏差了多于2Hz。尤其设置的是，测量变换器固有的类似于有效模式的第二类第一干扰模式具有小于有效模式的谐振频率的谐振频率，其中，第二承载元件可以实施如下这样的干扰振荡，其与测量管的有效振荡具有一样多的振荡波腹和振荡波节。

根据本发明的第十三设计方案设置的是，例如由于在测量管的内腔中流动的介质的密度随时间变化，有效频率能在有效频率区间内变化；这尤其是以如下方式，即，测量变换器固有的类似于有效模式的第一干扰模式具有小于有效频率区间的通过不被有效频率低过的最小频率值限定出的区间下边界(例如小了多于2Hz)的谐振频率，其中，第二承载元件可以实施如下这样的干扰振荡，其与测量管的有效振荡具有一样多的振荡波腹和振荡波节，和/或以如下方式，即，测量变换器固有的第二干扰模式具有大于有效频率区间的通过不被有效频率超过的最大频率值限定出的区间上边界(例如大了多于2Hz)的谐振频率，其中，第二承载元件可以实施如下这样的干扰振荡，其比测量管的有效振荡具有更多的振荡波腹，也就是更多的振荡波节。

根据本发明的第十四设计方案设置的是，测量管的有效振荡具有正好四个振荡波节，也就是正好三个振荡波腹。此外，测量变换器以如下方式设计，即，测量变换器固有的干扰模式(其中，第二承载元件可以实施如下这样的干扰振荡，其比测量管的有效振荡具有更少的振荡波腹，也就是更少的振荡波节)的谐振频率小于有效频率区间的区间下边界(例如小了多于2Hz)，有效频率能在该有效频率区间内，例如由于在测量管的内腔中流动的介质的密度随时间变化而变化。

根据本发明的第十五设计方案设置的是，测量管和第二承载元件设置成用于对能从外部通过第一承载元件、例如通过第一承载元件的第一承载端部和/或通过第一承载元件的第二承载端部、同时传递到测量管和第二承载元件上的具有例如相应于有效模式的谐振频率的干扰频率的干扰振荡做出反应，该干扰振荡具有并行振荡(Parallelschwingung)，即分别具有不改变第一与第二传感器组件之间的间距的、分别具有相应于干扰频率的频率的振荡。

根据本发明的第十六设计方案设置的是，第一承载元件的第一承载端部和第二承载元件的第一承载端部刚性地，即以阻止第一承载元件的第一承载端部和第二承载元件的第一承载端部的相对运动的方式彼此连接，并且第一承载元件的第二承载端部和第二承载元件的第二承载端部刚性地，即以阻止第一承载元件的第二承载端部和第二承载元件的第二承载端部的相对运动的方式彼此连接。

根据本发明的第十七设计方案设置的是，第一承载元件的第一承载端部与测量管的第一管端部以及与第二承载元件的第一承载端部同样刚性地连接，并且第一承载元件的第二承载端部与测量管的第二管端部以及与第二承载元件的第二承载端部同样刚性地连接。

根据本发明的第十八设计方案设置的是，第一承载元件的第一承载端部与测量管的第一管端部以及与第二承载元件的第一承载端部以阻止测量管的第一管端部相对于第二承载元件的第一承载端部的相对运动的方式机械连接，并且第一承载元件的第二承载端部与测量管的第二管端部以及与第二承载元件的第二承载端部以阻止测量管的第二管端部相对于第二承载元件的第二承载端部的相对运动的方式机械连接。

根据本发明的第十九设计方案设置的是，测量管和第二承载元件彼此平行地延伸，例如以如下方式，即，测量管和该承载元件之间的最小间距至少在第一振荡传感器与振荡激励器之间延伸的区域上保持不变。

根据本发明的第二十设计方案设置的是，测量管至少以区段形式S形或Z形地弯曲和/或至少以区段形式是笔直的。

根据本发明的第二十一设计方案设置的是，第二承载元件至少以区段形式S形或Z形地弯曲和/或至少分区段是笔直的。

根据本发明的第二十二设计方案设置的是，第二承载元件借助具有管壁和由该管壁包围的内腔的柱体状的管来形成，例如以如下方式，即，测量管的内腔和形成第二承载元件的管的内腔大小相同，和/或形成第二承载元件的管的管壁的壁厚和测量管的管壁的壁厚大小相同。

根据本发明的第二十三设计方案设置的是，测量管具有对称中心，测量管关于该对称中心是点对称的。

根据本发明的第二十四设计方案设置的是，测量管具有对称中心，测量管关于该对称中心是点对称的，并且第二承载元件同样具有对称中心，第二承载元件关于该对称中心是点对称的；这尤其是以如下方式，即，测量管的对称中心和第二承载元件的对称中心至少在测量变换器的在测量管与第二承载元件之间延伸的、例如与测量管和/或与第二承载元件平行延伸的、虚拟的投影平面中重合。

根据本发明的第一改进方案，测量变换器还包括：例如电动力的和/或与第一振荡传感器结构相同的第二振荡传感器，其具有以与第一振荡传感器的第一传感器组件间隔开的方式在外部固定在测量管上的第一传感器组件和以与第一振荡传感器的第二传感器组件间隔开的方式安装在第二承载元件上的第二传感器组件，该第一传感器组件例如与其管壁材料锁合地连接和/或借助永磁体来形成和/或与第一振荡传感器的第一传感器组件结构相同，该第二传感器组件例如借助螺线管来形成和/或与第一振荡传感器的第二传感器组件结构相同。此外，该第二振荡传感器尤其设置成用于检测测量管相对于第二承载元件的运动，例如测量管的具有有效频率的振荡的运动，并且用于将其转换成代表测量管的振荡的第二振荡信号，例如以如下方式，即，在第一与第二传感器信号之间可以测量到对应于在测量管的内腔中流动的介质的质量流率的相位差。

根据本发明的第二改进方案，测量变换器还包括：不仅与测量管而且与第一承载元件机械联接的例如借助板簧形成的弹簧元件，其设置成用于使其由于测量管相对与第一承载元件的运动而弹性变形。

根据本发明的第三改进方案，测量变换器还包括：在安装在第二承载元件上的，例如安装在该承载元件的背离测量管的侧上的配平配重。

本发明的基本构思在于，在振动型测量变换器中，通过如下方式改善其抵抗从测量变换器外部输入的干扰的抵抗力，即，在取消在仅具有唯一的测量管的传统的测量变换器中否则大多设置的测量管之间的自由管部段的情况下，不仅测量管而且内承载元件直接与外承载元件机械连接，由此测量管和内承载元件对提到类型的外部的干扰，也就是通过外承载元件输入的干扰以分别具有相应的偏移运动或振荡运动的相同的方式做出反应，从而导致内承载元件不会由于外部的干扰而实施相对于测量管的振荡运动，该振荡运动具有相应于有效频率的振荡频率。

此外，本发明尤其以如下令人惊讶的认识为基础，即，一方面上述类型的干扰可以在很大程度上引回，从而使得在仅具有唯一的测量管的传统的测量转换器中大多借助测量管和保持在其上的内承载元件形成并的并且尤其为了平衡还借助两个自由管部端以能震荡的方式保持在外承载部件中的内部件有时将上述类型的干扰也变换成内承载元件和测量管的有时，即能借助至少一个振荡传感器探测到的干扰振荡，其结果是导致至少一个振荡信号与此相应地具有附加的干扰分量。但是另一方面，以令人惊讶的方式通过如下方式有效地避免了如下这样的干扰分量，其在最不利的情况下甚至占据相应于有效频率的信号频率，也就是不再能与实际的有效频率区分开，因此可以通过如下方式明显改善提到类型的测量变换器的机械共模抑制，即，测量管和两个承载元件在它们各自对应的第一端部或它们对应的第二端部上彼此固定连接，更确切地说，以尽可能完全排除这些端部的相对运动的方式。在此，可以用非常简单的方式减小例如由于在测量管中引导的介质的密度随时间变化而形成的测量变换器中的可能的不平衡，其方式是，如已经在开头提到的US-B 70 77 014中所提出的那样，使测量管在运行中激励出具有正好三个振荡波腹的有效振荡。

附图说明

下面结合在附图中示出的实施例详细阐述本发明以及本发明的其他有利实施方式。在所有附图中，相同部件配设有同样的附图标记；当为了概览需要或以其他方式看起来合理时，在后续附图中将会省略已经提及的附图标记。此外，其他有利设计方案或改进方案，尤其是本发明的首先仅单个阐释的方面的组合，由附图以及从属权利要求本身得出。具体而言：

图1以立体的侧视图示出尤其适合于使用在工业的测量和自动化技术中的测量系统，其具有带测量变换器壳体的振动型测量变换器和安装在紧固在测量变换器壳体上的电子器件壳体中的测量和运行电子器件；

图2、图3以不同的立体侧视图示出适合于图1的测量系统的振动型测量变换器的实施例，其具有测量管；

图4、图5、图6以不同的侧视图示出根据图2或图3的测量变换器；

图7示意性示出根据图2或图3的测量变换器的测量管的振荡形式；

图8示意性示出根据图2或图3的测量变换器的振荡形式；并且

图9示意性示出根据图2或图3的测量变换器的振荡形式。

具体实施方式

在图1至图6中以不同的视图示意性示出一种测量系统，其用于测定质量流量，即，在可预定或事先限定的测量区间期间流过的总质量和/或用于测定在仅在图8或图9中示意性示出的管状线路L中流动的介质的质量流率，尤其是液体或气体的质量流率。测量系统包括在运行中被介质穿流的振动型测量变换器以及在这里未进一步示出的测量和运行电子器件ME，其用于产生代表质量流率或质量流量的测量值，或用于在测量和运行电子器件ME的相应的测量输出端上给出这样的测量值作为测量系统的当前有效的测量值。

如在图1中示意出的那样，例如借助至少一个微处理器和/或借助数字信号处理器(DSP)形成的测量和运行电子器件ME可以安装在测量系统的唯一的电子器件壳体HE中。

借助测量和运行电子器件ME生成的测量值X例如可以在现场，也就是直接在借助测量系统形成的测量部位上显示出来。为了在现场使测量系统内部产生的测量值和/或必要时测量系统内部生成的系统状态信息，例如错误信息或报警可视化，如也在图1中示意出的那样，测量系统例如可以具有与测量和运行电子器件联通的必要时也便携的显示和操作元件HMI，例如在电子器件壳体HE中放置在相应设置在其中的窗口之后的LCD显示器、OLED显示器或TFT显示器以及相应的输入键盘和/或触摸屏。此外以有利的方式，例如也可(再)编程或也可远程参数化的测量和运行电子器件可以按如下方式来设计，即，使其在测量系统运行时可以通过数据传递系统，例如现场总线系统和/或以通过无线电的无线方式与其上级的电子数据处理系统，例如可存储器编程的控制装置(SPS)、个人计算机和/或工作站交换测量数据和/或其他运行数据，例如当前的测量值、系统诊断值或也可是用于控制测量仪的调节值。此外，测量和运行电子器件ME可以按如下方式来设计，即，使其可以由外部的能量供应装置，例如也经由上述现场总线系统来供能。对于测量系统设置成用于联接到现场总线系统或其他通讯系统的情况，例如也在现场和/或通过通讯系统可(再)编程的测量和运行电子器件ME此外可以具有相应的尤其是符合其中一个相关的工业标准的用于数据通讯的通讯接口，例如用以向已经提及的可存储器编程的控制装置(SPS)或上级的过程控制系统发送测量和/或运行数据，因此是代表质量流量或质量流率的测量值和/或是用以接收用于测量系统的调节数据。此外，测量和运行电子器件ME例如可以具有这种内部能量供应电路，其在运行中由设置在上述数据处理系统中的外部的能量供应装置经由上述现场总线系统进行供能。在此，测量系统例如可以构造为所谓的四线测量器，其中，测量和运行电子器件ME的内部能量供应电路借助第一对线路与外部的能量供应装置连接，而测量和运行电子器件ME的内部通讯电路借助第二对线路与外部的数据处理电路或外部的数据传递系统连接。

测量变换器借助具有输入侧的第一管端部M+和输出侧的第二管端部M#的测量管M以具有预定的壁厚的管壁和在其第一与第二管端部之间延伸的由该管壁围绕的内腔形成。测量管M尤其设置成用于在测量系统运行中，在其在形成贯穿的流动路径的情况下与联接的管状线路的内腔联通的内腔中引导流动的介质、例如气体和/或液体，并且在此期间为了产生科里奥利力而围绕静态的静止位置振荡，其中，根据本发明的一种设计方案，测量变换器除了测量管之外不具有如下(另外的)管，其设置成用于在内腔中引导流动的介质并且在此期间围绕静态的静止位置振荡。此外，如在所提到类型的测量系统中常见的那样，测量管M尤其还设置成用于使其可以直接置入提及的管状线路L的走向中，并且联接到该管状线路上，即联接到管状线路L的输入侧的第一线路部段L+和管状线路的输出侧的第二线路部段L#上，从而使测量管的内腔与两个线路部段L+、L#中的每一个的相应的内腔联通，并且形成了能够实现从第一线路部段L+进一步穿过测量管M直到第二线路部段L#的流动的流动路径。如在这种测量管中常见的那样，测量管M例如可以是由不锈钢或钛合金、钽合金和/或锆合金制成的，例如一体式的金属管，并且具有大于0.5mm，尤其也大于20mm的口径。

除了测量管M之外，测量变换器还包括第一承载元件TE以及与测量管侧向间隔开的第二承载元件TS，该第一承载元件以第一承载端部TE+与测量管M的管端部M+机械连接并且以第二承载端部TE#与测量管M的管端部M#机械连接，该第二承载元件例如借助与测量管M结构相同的和/或与测量管M至少与区段形式平行地延伸的盲管形成，并且不仅以第一承载端部TS+而且也以第二承载端部TS#与承载元件TE机械联接。此外，承载元件TE也设置成用于使其直接置入提及的管状线路L的走向中，从而使测量管的内腔在形成提及的流动路径的情况下与该管状线路的内腔联通，以及使其与该管状线路机械连接，从而导致整个测量变换器MW保持在管状线路中；这尤其也以如下方式，即，由管状线路带入的机械负载，尤其是夹紧力或夹紧力矩主要由承载元件TE来承担，因此与测量变换器MW的其他组件保持尽可能远。如在这种测量变换器中很常见的那样，为了将承载元TE和测量管M一起联接到管状线路上，承载元件TE的其中每个承载端部TE+、TE#分别具有相应的联接法兰F+或F#，测量管M的对应的管端部M+或M#分别通入该联接法兰中。

如可以在图2至图5或者说图8或图9中清楚看到的那样，测量变换器还包括至少一个，例如也可是唯一的振荡激励器E，其能够借助在这里出于更好的概览的原因而未示出的联接线缆对电联接到测量和运行电子器件ME上且能够由其相应地驱控，并且用于激励出测量管M的机械振荡，更确切地说是以如下方式，即，测量管M至少部分地实施有效振荡，即对于产生科里奥利力来说合适的围绕其静态的静止位置的振荡，该振荡具有有效频率，即相应于测量变换器固有的在下文中被称为驱动模式或有效模式的自然振荡模式的谐振频率的频率。

在图1至图6所示的实施例中，相应的振荡长度，即测量管M的实施实际有效振荡的区段，从承载元件TS的承载端部TS+延伸承载元件TS#。在此，测量变换器MW的这种自然振荡模式尤其选择为有效模式，因此在运行中，激励出测量变换器MW的如下谐振振荡作为有效振荡，它们一方面具有对流动介质的质量流率上尽可能高的灵敏度，并且另一方面其谐振频率也在很大程度上依赖于在测量管中引导的介质的典型地也随时间变化的密度ρ，因此能够实现对质量流率的很小的波动以及介质密度的很小的波动的很高的分辨率。

在这里示出的测量变换器中，例如测量管M围绕将其两个管端部M+、M#假想连接的虚拟的振荡轴线的弯曲振荡对于作为有效振荡的使用来说已经被证实是特别适宜的，如图7示意性示出的那样，这些弯曲振荡在测量管的整个振荡长度上具有正好四个振荡波节，也就是正好三个振荡波腹。因此，根据本发明的另一设计方案，振荡激励器E设置成用于激励出测量管M的如下振荡作为有效振荡，如图7示意性示出的那样，这些振荡具有三个振荡波腹，也就是四个振荡波节。这些振荡波节在测量变换器的至少一个虚拟的投影平面中位于提及的将两个管端部M+、M#彼此假想连接的虚拟的振荡轴线上。

由于借助被介质穿流的测量管的有效振荡产生的科里奥利力，除了该有效振荡之外，测量管也附加地实施有科里奥利振荡，即通过科里奥利力感应出的或能感应出的围绕其静态的静止位置的振荡，这些振荡具有相应于有效频率的频率。该科里奥利振荡例如可以相应于测量变换器同样固有的，但具有与自然模式的谐振频率不同的谐振频率的自然振荡模式，与在有效振荡中的情况相比，在该自然振荡模式中，测量管实施或能实施分别具有更多振荡波腹和振荡波节的振荡，例如是围绕提及的振荡轴线的弯曲振荡，但例如针对上述有效振荡具有四个振荡波节和三个振荡波腹的情况，也实施或能实施分别具有更少振荡波腹和振荡波节的振荡。

为了检测测量管M的振荡，尤其也是有效振荡或科里奥利振荡，测量变换器还包括例如能够借助在这里出于更好的概览的原因而同样未示出的另一联接线缆对电联接到测量和运行电子器件上的尤其是电动力的第一振荡传感器S1。在此，振荡传感器S1尤其设计用于检测测量管M相对于承载元件TS的运动，尤其还有具有有效频率的测量管振荡的运动，并且将其转换成代表测量管振荡的第一振荡信号，其又具有相应于有效频率的信号频率。为此，如也在图3中示意性示出的那样，该振荡传感器S1具有第一传感器组件S1’以及第二传感器组件S1”，该第一传感器组件在外部紧固在测量管M上且例如与其管壁材料锁合地连接和/或借助永磁体形成，该第二传感器组件安装在承载元件TS上且例如借助螺线管形成。

如由图2至图5看到的那样，振荡激励器E例如可以借助在外部固定在测量管M上的，例如也与该测量管的管壁材料锁合地连接的第一激励器组件E’以及借助安装在承载元件TE上的第二激励器组件E”形成，该第二激励器组件在这里安置在承载元件TE的面对测量管的内侧上，由此例如可以通过如下方式改进能利用其激励出有效振荡的效率，即，如也在图8中示意性示出的那样，借助这样形成的振荡激励器，实际上没有值得一提的激励功率被转化成承载元件TS的对于测量质量流量率来说无法利用的振荡。对于提及的振荡激励器E是电动力振荡激励器的情况来说，激励器组件E’例如可以借助永磁体形成，并且激励器组件E”可以借助与永磁体互补的螺线管形成。在此，根据本发明的另一设计方案还设置的是，除了振荡激励器E之外，如也由图2至图5的总览看到的那样，测量变换器不具有带安装在承载元件TE上或在承载元件TS上的振荡激励器。

测量和运行电子器件ME尤其也设置成用于至少暂时生成用于振荡激励器E的例如被调节到预定的电压高度和/或预定的电流强度的电驱动信号，该电驱动信号用于例如电动力的，即借助电枢线圈形成或实现为振荡线圈的振荡激励器E，该电驱动信号用于受控地至少以对于激励或维持有效振荡所需的电功率向振荡激励器E供电，并且该电驱动信号与此相应地具有相应于有效模式的(瞬时的)谐振频率，也就是有效频率的信号频率。在此，振荡激励器E将借助电驱动信号供应的电激励功率转换成例如脉冲式或谐波式、即基本上呈正弦形式的激励力，其相应地作用到测量管上，并且因此主动激励出期望的有效振荡。在此，驱动信号例如可以同时具有大量正弦形式的信号分量，它们具有彼此不同的信号频率，其中例如至少暂时在信号功率方面占主导地位的信号分量具有相应于有效频率的信号频率。在此，以对本领域技术人员本身公知的方式，即借助设置在测量和运行电子器件ME中的、根据至少一个传感器信号的信号频率和信号振幅调节驱动信号并经由输出通道提供驱动信号的驱动电路可以相应地产生通过转换供应到振荡激励器E中的电激励功率而最终生成的激励力。为了测定有效模式的瞬时的谐振频率或为了调整出用于驱动信号的相应的信号频率，在驱动电路中例如可以设置有数字的锁相环(PLL-phase lockedloop)，而驱动信号的确定该激励力的数值的电流强度例如可以借助驱动电路的相应的电流调节器适当地进行调整。在这里，测量和运行电子器件也可以设计用于以如下方式调节驱动信号，即，谐振振荡具有保持不变的，也就是说也在很大程度上不依赖于分别要测量的介质的密度ρ或粘度η的振幅。上述锁相环的构造和使用例如在US-A 48 01 897中进行了详细描述，该锁相环用于主动激励提到类型的振动元件到瞬时的谐振频率。显而易见地，也可使用其他对于调整激励能量或激励功率合适的驱动电路，它们对于本领域技术人员本身来说例如也由上文提及的US-A 48 01 897、US-A 50 24 104或US-A 63 11 136所公知。此外，测量和运行电子器件也可以设置成用于例如以振荡信号为基础和/或以驱动信号为基础来测量介质的密度和/或粘度。

根据本发明的另一设计方案，虽然对有效振荡以及科里奥利振荡的检测，也就是对质量流率或质量流量的测量原则上也可借助仅一个振荡传感器来完成，例如通过提及的驱动振荡激励器E的激励信号与由振荡传感器S1提供的传感器信号之间的相位测量来完成，但是在根据本发明的测量变换器中设置有例如也是电动力的或与第一振荡传感器S1结构相同的第二振荡传感器S2。如从图3和图5的总览可以毫无问题地清楚看到的那样，该振荡传感器具有第一传感器组件S2’以及第二传感器组件S2”，该第一传感器组件与振荡传感器S1的传感器组件S1’间隔开并且在外部紧固在测量管M上，即例如也借助第一永磁体来形成和/或与第一振荡传感器的传感器组件结构相同，该第二传感器组件与振荡传感器S1的传感器组件S1”间隔开地安装在承载元件TS上，例如借助螺线管来形成和/或与振荡传感器S1的传感器组件S”结构相同。在此，与振荡传感器S1相同，振荡传感器S2也设置成用于检测测量管M相对于承载元件TS的运动，例如也是测量管M的具有有效频率的振荡的运动，并且用于将其转换成代表测量管M的振荡的第二振荡信号，其具有相应于有效频率，也就是与第一振荡信号的提及的信号频率相同的信号频率；这尤其也以如下方式，即，在第一与第二传感器信号之间可以测量出对应于在测量管的内腔中流动的介质的质量流率的相位差，于是测量和运行电子器件ME借助该相位差可以获知针对介质的质量流率或质量流量。此外，根据本发明的另一设计方案设置的是，除了第一和第二振荡传感器测S1、S2之外，测量变换器MV不具有(另外的)带安装在承载元件TS上的传感器组件的振荡传感器。

根据本发明的另一设计方案并且如从图2、图3和图4的总览可以毫无问题地清楚看到的那样，测量管M可以关于对称中心ZM点对称地构造，并且因此例如可以笔直或至少在中间区段中也S形或Z形地弯曲，必要时也可以按如下方式弯曲，即，如也可以由图4清楚看到的那样，弯曲的管部段与笔直的管部段彼此交替地排列。这尤其具有如下优点：对于测量管的具有三个振荡波腹的振荡充当有效振荡的情况来说，如已经在开头提及的US-B 70 77 014中所说明的那样，测量变换器也可以按如下方式构造，即，即使在以很大程度随时间变化的密度的情况下，通过测量管的有效振荡不产生或至少不产生值得一提的横向力，因此无需担心随之产生的对科里奥利振荡的干扰。

根据本发明的另一设计方案，为了进一步改善振荡特性，尤其也为了进一步减小上述横向力，测量变换器附加地配备有弹簧元件C，其不仅与测量管而且与第一机械元件以如下方式机械联接，即，使其在运行中由于测量管相对于第一承载元件的运动而弹性变形。为此，弹簧元件以第一端部C+与测量管例如在紧固点c’上机械连接，该紧固点位于测量管M的与第一激励器组件E’假想接触的虚拟的圆形圆周线上，并且弹簧元件以第二端部C#与承载元件TE例如在紧固点c”上机械连接，该紧固点与第二激励器组件E”侧向间隔开。在此，弹簧元件C的第一端部C+和测量管M尽可能刚性地彼此连接，即以排除该端部C+和测量管的相对运动的方式彼此连接，或者弹簧元件C的第二端部C#和承载元件TE尽可能刚性地彼此连接，即以排除该端部和承载元件TE的相对运动的方式彼此连接。弹簧元件C例如可以借助螺旋弹簧，或如从图2至图5的总览可以毫无问题地清楚看到的那样，也可借助板簧来形成，其借助在形成紧固点c’的情况下材料锁合地固定在测量管上的第一保持器与测量管连接，并且其借助在形成紧固点c”的情况下材料锁合地固定在承载元件TE上的棒状的第二保持器与承载元件TE连接。此外，如已经在开头提及的US-B 70 77 014中所示，测量变换器MW借助弹簧元件C甚至可以按如下方式进行配平，即，如也在图7中通过实线象征性示出的那样，使得经过测量管的有效振荡发出的横向力可以彼此完全抵消，从而由测量变换器MW不再产生值得一提的横向力并且不再将其传递到联接的管状线路上。

尤其针对承载元件TS构造为盲管的情况，如也由图2至图6的总览可以毫无问题的清楚看到的那样，承载元件TS和测量管M以有利的方式至少在它们的外轮廓方面，但也尽可能在整个尺寸方面，或也在分别构成它们的材料方面基本上结构相同地构造。因此，根据本发明的另一设计方案，承载元件TS如测量管M那样也可以具有对称中心ZTS，承载元件TS也关于该对称中心是点对称的。此外，测量管M和承载元件TS以有利的方式都以如下方式点对称地构造并且布置，即，如也由图4和图5的总览可以毫无问题地清楚看到的那样，测量管M的对称中心ZM和承载元件TS的对称中心ZTS至少在测量变换器的在测量管M与承载元件TS之间尤其与测量管M和/或与承载元件TS平行地延伸的虚拟的投影平面PE中重合，也就是说测量变换器的借助测量管M和承载元件TS形成的内部件关于位于该虚拟的投影平面PE中的对称中心同样是点对称的。根据本发明的另一设计方案，承载元件TS还借助与测量管M至少以区段形式平行地延伸的盲管，即按规定不能被要测量的介质穿流的管以如下方式来形成，即，如也由图5或图6可以毫无问题地清楚看到的那样，使得测量管与该承载元件之间的最小间距至少在第一振荡传感器与振荡激励器之间延伸的区域上保持不变。根据本发明的另一设计方案，不仅测量管而且承载元件TS至少以区段形式S形或Z形地弯曲和/或至少以区段形式笔直地构造；这尤其是以如下方式，即，如从图2至图6的总览可以哈无问题地清楚看到的那样，测量管M和承载元件TS至少在它们的外轮廓方面，尤其也在分别使用的材料方面和/或在它们的整体几何形状方面结构相同。因此，承载元件TS可以按简单的方式，例如也借助具有管壁和由该管壁包围的内腔的柱体状的管来形成，例如也按如下方式来形成，即，是测量管M的内腔和形成承载元件TS的管的内腔大小相同，和/或形成承载元件TS的管的管壁的壁厚和测量管M的管壁的壁厚大小相同，因此测量管M和承载元件TS可以借助两个基本上相同的管来制造。

在这里示出的实施例中，承载元件TE还具有形成第一承载端部TE+的例如借助板或漏斗形成的第一端部件TE’、形成第二承载端部TE#的例如借助板或漏斗形成的第二端部件TE”以及在两个在理想情况下结构相同的端部件TE’、TE”之间延伸的尤其是柱体状和/或管状的中间件TE”’。因此，该中间件TE”进而由此制成的承载元件TE如在这里的实施例中示出的那样可以也借助在这里至少以区段形式是柱体状或管状成形的空心体来形成，例如以如下方式，即，该承载元件TE至少部分地包覆测量管M以及承载元件TS，该承载元件TE借助在理想状态下是柱体状的管来形成，其具有尤其金属的、例如由钢构成的管壁以及由该管壁包围的内腔，该承载元件TE具有内腔，不仅测量管M而且承载元件TS分别至少部分地延伸穿过该内腔。在比较远地伸出的，即侧向凸出于承载元件TE的弯曲的测量管M或承载元件TS的情况下，在这种最终充当承载元件TE的管体的侧壁中当然可以设置有用于测量管M或承载元件TS的相应的侧开口。如在这种提到类型的测量变换器的这种构件中常见的那样，承载元件TE例如可以由不锈钢制成。

此外，承载元件TE可以充当相应地至少以区段形式为柱体式的、将测量管和承载元件TS共同包覆的测量变换器的壳体，该壳体必要时借助用于测量管M和承载元件TS的可能侧向凸出的区段的相应的壳体罩来完成。但是如从图1至图6的总览可以毫无问题地清楚看到的那样，承载元件TE也可以构造为测量变换器MW自己的构件，这些构件于是也可以毫无问题地例如也由成本相对低廉的易削钢或结构钢来制造，并且这些构件与测量变换器的其他组件，尤其也是测量管M和承载元件TS一起共同安装在同样构造为测量变换器MW的单独的构件的测量变换器壳体HW中，该测量变换器壳体在这里尤其充当相对于周围大气环境严密地密封测量变换器MW的内部且必要时也抗压和/或抗爆地封闭的保护套。该测量变换器壳体HW例如可以由平滑或有波纹的不锈钢板材或塑料制成。如也在图1中示意出的那样，测量变换器壳体HW还可以具有相应的联接接头，在以形成紧凑结构方式的测量仪的情况下，电子器件壳体HE装配在该联接接头上。此外，在联接接头内部可以布置有例如借助玻璃封装和/或塑料封装制成的严密地密封和/或抗压的贯穿件，其用于在测量和运行电子器件与测量变换器之间铺设电联接线缆。如从图2、图4和图6的总览可以毫无问题地清楚看到的那样，例如为了一方面提供尽可能小的安装体积且另一方面提供该安装体积的尽可能最优的利用方案，测量变换器壳体HW还可以相对于承载元件TE以如下方式布置，即，使相应于测量变换器壳体HW的对称轴线的纵轴线相对于相应于承载元件TE的惯性主轴线倾斜了大于0°且小于10°的角。

提到类型的测量变换器、也就是根据本发明的测量变换器固有大量分别具有谐振频率的干扰模式，即为了避免在运行中有效振荡或至少一个振荡信号的干扰而实际上不期望激励出的振荡模式。在根据本发明的测量变换器中，即使如下这种接下来被称为第一类干扰模式的振荡模式也是特别有利的，其中，承载元件TE可以分别实施干扰振荡，即可以分别实施导致相对于测量管的运动的、围绕其静态的静止位置的振荡，并且即使如下这种接下来被称为第二类干扰模式的振荡模式也是特别有利的，其中，第二承载元件可以分别实施干扰振荡，即可以分别实施导致相对于测量管的运动的、围绕其静态的静止位置的振荡。此外，根据本发明的另一设计方案，为了避免由振荡激励器E的干扰模式导致的本来不期望的激励，测量变换器以如下方式来构造，即，其中每个第一类干扰模式的谐振频率以及其中每个第二类干扰模式的谐振频率尽可能持续地与有效模式的谐振频率有偏差，尤其也分别与有效模式的谐振频率偏差了多于2Hz。

在此还要考虑的是，另一方面尤其由于在测量变换器的运行中按规定在测量管的内腔中流动的介质的密度随时间变化，有效模式的谐振频率、也就是有效频率自然能在有效频率区间内变化，该有效频率区间根据应用的不同在数十或甚至数百赫兹上延伸。在此，该有效频率区间具有通过不被有效频率低过的最小频率值限定的区间下边界以及通过不被有效频率超过的最大频率值限定的区间上边界。在此，有效频率区间的大小或其区间边界的位置不仅由测量变换器的机械构造而且由要测量的介质，也就是通过针对测量变换器设置的应用来共同确定。

此外，尤其对于承载元件TS基本上与测量管M结构相同地构造的情况，测量变换器尤其也固有类似有效模式的第二类第一干扰模式，其中，第二承载元件可以实施如下干扰振荡，其与测量管的有效振荡具有同样多的振荡波腹和振荡波节。根据本发明的另一设计方案，为了避免由该第二类干扰模式导致的不期望的激励，测量变换器以如下方式来设计，即，使第二类第一干扰模式具有如下谐振频率，其尽可能持久或始终比有效模式的谐振频率小，尤其是小了多于2Hz，也就是相应地小于有效频率区间的区间下边界。这一方面可以借助已经提及的弹簧元件C在其自然导致有效模式的谐振频率升高，也就是有效频率区间的区间边界也升高之后实现。但是作为替选或补充，第二类第一干扰模式的谐振频率也可以通过如下方式进一步下降，也就是与有效频率区间的区间下边界的间距增大，即，如也在图4和图5中示意性示出那样，在承载元件TS上近似作为点质量起作用的配平配重W例如安装在该承载元件TS的背离测量管的侧上。在此，配平配重W的降低第二类第一干扰模式的谐振频率的作用可以通过如下方式进行优化，即，使得尽可能多的由配平配重W引入的质量到达承载元件TS的振荡的最大振荡振幅的位置，如在图4中示意性示出的那样，在承载元件TS的中央的或与振荡激励器E相对置的区段中。

此外，在关于第二类第一干扰模式的有效频率区间或谐振频率的区间边界方面协调测量管与承载元件TS时，要考虑的是，测量变换器自然也固有第二类第二干扰模式，其中，第二承载元件可以实施如下干扰振荡，其比测量管的有效振荡具有更多的振荡波腹，也就是具有更多的振荡波节。此外，根据本发明的另一设计方案，设置的是，测量管M和承载元件TS以如下方式彼此协调，即，使第二类第二干扰模式的谐振频率尤其比有效频率区间的区间上边界大多于2Hz，也就是持久地大于有效频率。也就是说其结果是，承载元件TS本身可以在任何时间点都不实施具有相应于有效频率的谐振频率的谐振振荡，或承载元件TS在任何情况下都可以实施具有始终与有效频率有偏差的谐振频率的谐振振荡。

如已经提及的那样，即使当测量变换器在很宽的有效频率区间上是近似理想地得到平衡，即可以在甚至不产生值得一提的由密度随时间的变化导致的不期望的横向力的情况下运行时，仅具有唯一的弯曲或笔直的测量管的振动型测量变换器也具有增大的测量误差。对提到类型的测量变换器的进一步研究令人惊奇地得出，这种测量误差可以被引回，从而使测量管M和承载元件TS，也就是测量变换器的承载一个且同一振荡传感器的两个传感器组件中的每一个的构件，对由联接的管状线路传递到承载元件TE或可能由其形成的测量变换器壳体MW上的干扰，例如是管状线路的具有相应于有效频率的频率的震动做出不同反应，也就是说提到类型的测量变换器有时具有对于力求的测量准确度来说不充足的机械共模抑制。这尤其在于如下原因，即，在常规的测量变换器中，测量管M典型地以不同于承载元件TS的另一方式联接到承载元件TE上。与此相应地，在根据本发明的测量变换器中还设置的是，不仅管端部M+而且承载端部TS+都与承载端部TE+机械连接，并且不仅管端部M#而且承载端部TS#都与承载端部TE#机械连接。这尤其是以如下方式，即，不仅管端部M+与承载端部TE+刚性连接，即以排除管端部M+与对应的承载端部TE+之间的相对运动的方式连接，而且管端部M#与承载端部TE#刚性连接，即以排除管端部M#与对应的承载端部TE#之间的相对运动的方式连接，并且不仅承载端部TS+与承载端部TE+刚性连接，即以排除承载端部TS+与对应的承载端部TE+之间的相对运动的方式连接，而且承载端部TS#与承载端部TE#刚性连接，即以排除承载端部TS#与对应的承载端部TE#之间的相对运动的方式连接。在此按照理想方式，承载端部TE+与对应的管端部M+以及对应的承载端部TS+同样刚性连接，或者说承载端部TE#与对应的管端部M#以及对应的承载端部TS#同样刚性连接。测量管M和承载元件TS到承载元件TE的这种联接的结果是，如在图9中示意性示出的那样，测量管M和承载元件TS对能从外部通过承载元件TE、例如通过承载端部TE+和/或通过承载端部TE#同时传递到测量管M和承载元件TS上的具有干扰频率的干扰振荡做出反应，该干扰振荡具有对于测量质量流率无危害的并行振荡，即分别具有不改变两个传感器组件S1’、S1”之间的间距的、分别具有相应于干扰频率的频率的振荡；这尤其也针对如下情况，即，干扰频率相应于有效模式的谐振频率，也就是有效频率。根据分别输入测量变换器中的干扰的类型和作用方向，该并行振荡可以具有一个或多个振荡波腹，如在图9中仅示例性示出的那样是两个振荡波腹。随之而来的是，测量管和承载元件TS也可以分别接收相应于科里奥利振荡的振荡形式，而这不对振荡信号产生影响。

Claims (37)

1.一种振动型测量变换器，所述振动型测量变换器尤其用于科里奥利质量流量测量仪，所述测量变换器包括：

-具有输入侧的第一管端部(M+)和输出侧的第二管端部(M#)的、尤其关于对称中心(ZM)点对称的和/或至少以区段形式S形或Z形地弯曲的和/或至少以区段形式是笔直的和/或是唯一的测量管(M)，所述测量管具有带预定的壁厚的管壁和在其第一管端部与第二管端部之间延伸的由所述管壁包围的内腔，所述测量管设置成用于在其内腔中引导流动的介质，尤其是气体和/或液体，并且在此期间为了产生科里奥利力而围绕静态的静止位置振荡；

-第一承载元件(TE)，所述第一承载元件尤其至少以区段形式柱体式地构造和/或构造为包覆所述测量管的壳体，所述第一承载元件以第一承载端部(TE+)尤其刚性地与所述测量管的第一管端部机械连接，并且以第二承载端部(TE#)尤其刚性地与所述测量管的第二管端部机械连接；

-与测量管侧向间隔开的第二承载元件(TS)，所述第二承载元件尤其借助与测量管结构相同和/或且至少以区段形式平行于测量管延伸的盲管形成，所述第二承载元件以第一承载端部(TS+)尤其刚性地与所述第一承载元件的第一承载端部机械连接，并且以第二承载端部(TS#)尤其刚性地与所述第一承载元件的第二承载端部机械连接；

-振荡激励器(E)，其尤其是唯一的和/或电动力的振荡激励器；以及

-至少一个尤其是电动力的第一振荡传感器(S1)；

-其中，所述测量变换器固有带谐振频率的有效模式，即如下振荡模式，其中，所述测量管能够实施有效振荡，即对于产生科里奥利力来说合适的围绕其静态的静止位置的振荡，所述有效振荡具有有效频率，即相应于所述有效模式的谐振频率的频率，尤其是以如下方式，即，所述测量管的有效振荡具有四个振荡波节，也就是三个振荡波腹；

-其中，所述振荡激励器设置成用于激励出所述测量管的所述有效振荡；并且

-其中，所述第一振荡传感器

--具有第一传感器组件(S1’)和第二传感器组件(S1”)，所述第一传感器组件在外部固定在测量管上，尤其与其管壁材料锁合地连接和/或借助永磁体形成，所述第二传感器组件安装在第二承载元件上，尤其借助螺线管形成，并且

--设置成用于检测所述测量管相对于所述第二承载元件的运动，尤其是所述测量管的具有有效频率的振荡的运动，并且将其转化成代表所述测量管的振荡的第一振荡信号。

2.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述振荡激励器具有：

-第一激励器组件(E’)，所述第一激励器组件在外部固定在测量管上，尤其与其管壁材料锁合地连接和/或借助永磁体形成，以及

-第二激励器组件(E”)，所述第二激励器组件安装在第一承载元件上，尤其放置在所述第一承载元件的面对所述测量管的内侧上和/或借助螺线管形成。

3.根据上一权利要求所述的测量变换器，

-其中，除了所述振荡激励器之外，所述测量转换器不具有带安装在第一承载元件上的激励器组件的振荡激励器；并且/或者

-所述测量转换器不具有带安装在第二承载元件上的激励器组件的振荡激励器。

4.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述第一承载元件设置成用于以如下方式置入管状线路的走向中，即，在形成流动路径的情况下，使所述测量管的内腔与所述管状线路的内腔联通。

5.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，

-其中，所述第一承载元件(TE)的第一承载端部(TE+)具有联接法兰(F+)，所述测量管的第一管端部通入该联接法兰中，并且

-其中，所述第一承载元件(TE)的第二承载端部(TE#)具有联接法兰(F#)，所述测量管的第二管端部通入该联接法兰中。

6.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述第一承载元件借助空心体来形成，所述空心体尤其至少以区段形式是柱体状和/或管状的和/或至少部分包覆所述测量管和所述第二承载元件。

7.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述第一承载元件具有不仅所述测量管而且所述第二承载元件都延伸穿过的内腔。

8.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述第一承载元件具有形成所述第一承载端部的第一端部件、形成所述第二承载端部的第二端部件以及在这两个尤其结构相同的端部件之间延伸的尤其柱体状和/或管状的中间件，所述中间件尤其形成至少部分地包覆所述测量管和所述第二承载元件的空心体。

9.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述第一承载元件具有小于所述测量管的最大挠性的最大挠性。

10.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述第一承载元件具有小于所述第二承载元件的最大挠性的最大挠性。

11.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述第一承载元件借助具有管壁和由该管壁围绕的内腔的柱体状的管形成，尤其是以如下方式，即，使测量管和第二承载元件分别至少部分地布置在该管的内腔内部，和/或形成所述第一承载元件的管的管壁的壁厚大于所述测量管的管壁的壁厚。

12.根据上一权利要求所述的测量变换器，其中，形成所述第一承载元件的管的管壁的壁厚大于所述测量管的管壁的壁厚，尤其是以如下方式，即，形成所述第一承载元件的管的管壁的壁厚是所述测量管的管壁的壁厚的两倍还多，和/或所述测量管的管壁的壁厚大于0.5mm且小于3mm，并且形成所述第一承载元件的管的管壁的壁厚大于3mm。

13.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，除了所述测量管之外，所述测量变换器不具有设置成用于在内腔中引导流动的介质并且在此期间围绕静态的静止位置振荡的管。

14.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，所述测量变换器还包括：

-尤其是电动力的和/或与所述第一振荡传感器结构相同的第二振荡传感器(S2)，所述第二振荡传感器具有：

--以与所述第一振荡传感器的第一传感器组件间隔开的方式在外部固定在测量管上的、尤其与其管壁材料锁合地连接和/或借助永磁体形成的和/或与所述第一振荡传感器的第一传感器组件结构相同的第一传感器组件(S2')；和

--以与所述第一振荡传感器的第二传感器组件间隔开的方式安装在第二承载元件上的、尤其借助螺线管形成的和/或与所述第一振荡传感器的第二传感器组件结构相同的第二传感器组件(S2”)。

15.根据上一权利要求所述的测量变换器，

-其中，除了所述第一振荡传感器和所述第二振荡传感器之外，所述测量变换器不具有带安装在第二承载元件上的传感器组件的振荡传感器；并且/或者

-其中，所述第二振荡传感器设置成用于检测所述测量管相对于第二承载元件的运动，尤其是所述测量管的具有有效频率的振荡的运动，并且将其转换成代表所述测量管的振荡的第二振荡信号，尤其是以如下方式，即，在所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间能测量到相应于在所述测量管的内腔中流动的介质的质量流率的相位差。

16.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述有效模式的谐振频率依赖于在测量管中引导的介质的密度、尤其是随时间变化的密度。

17.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，

-其中，所述测量变换器固有大量分别具有谐振频率的第一类干扰模式，即如下振荡模式，其中，所述第一承载元件能够分别实施干扰振荡，即能够分别实施导致相对于测量管的运动的围绕其静态的静止位置的振荡；以及大量分别具有谐振频率的第二类干扰模式，即如下振荡模式，其中，所述第二承载元件能够分别实施干扰振荡，即能够分别实施导致相对于测量管的运动的围绕其静态的静止位置的振荡；并且

-其中，所述第一类干扰模式中的每一个第一类干扰模式的谐振频率以及所述第二类干扰模式中的每一个第二类干扰模式的谐振频率尤其持续地与所述有效模式的谐振频率有偏差，尤其是分别偏差了多于2Hz。

18.根据上一权利要求所述的测量变换器，其中，所述测量变换器固有类似于所述有效模式的第二类第一干扰模式，其中，所述第二承载元件能够实施如下这样的干扰振荡，这些干扰振荡与所述测量管的有效振荡具有一样多的振荡波腹和振荡波节。

19.权利要求18所述的测量变换器，其中，所述第二类第一干扰模式具有小于、尤其持续地小于所述有效模式的谐振频率的谐振频率。

20.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，尤其由于在所述测量管的内腔中流动的介质的密度随时间变化，所述有效频率能在有效频率区间内变化。

21.权利要求18和20所述的测量变换器，

-其中，所述有效频率区间具有通过不被所述有效频率低过的最小频率值限定出的区间下边界，并且

-其中，所述第二类第一干扰模式具有小于所述有效频率区间的区间下边界的，尤其小了多于2Hz的谐振频率。

22.权利要求21所述的测量变换器，

-其中，所述测量变换器固有第二类第二干扰模式，其中，所述第二承载元件能够实施如下这样的干扰振荡，这些干扰振荡比所述测量管的有效振荡具有更多的振荡波腹，也就是更多的振荡波节，

-其中，所述有效频率区间具有通过不被所述有效频率超过的最大频率值限定出的区间上边界，并且

-其中，所述第二类第二干扰模式具有大于所述有效频率区间的区间加上边界的，尤其大了多于2Hz的谐振频率。

23.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述测量管的有效振荡具有四个、尤其是正好四个振荡波节或者说三个、尤其是正好三个振荡波腹，所述振荡波节尤其在所述测量变换器的至少一个虚拟的投影平面中位于将所述第一管端部与所述第二管端部彼此假想连接的虚拟的振荡轴线上。

24.权利要求22和23所述的测量变换器，

-其中，所述测量变换器固有第二类第三干扰模式，其中，所述第二承载元件能够实施如下这样的干扰振荡，这些干扰振荡比所述测量管的有效振荡具有更少的振荡波腹，也就是更少的振荡波节，并且

-其中，所述第二类第三干扰模式具有小于所述有效频率区间的区间下边界的，尤其是小了多于2Hz的谐振频率。

25.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，所述测量变换器还包括：不仅与所述测量管而且与所述第一承载元件机械联接的、尤其借助板簧形成的弹簧元件(C)，所述弹簧元件设置成用于使其由于所述测量管相对于第一承载元件的运动而弹性变形。

26.根据上述权利要求所述的测量变换器，其中，所述弹簧元件具有与所述测量管连接、尤其在如下紧固点(c’)上和/或刚性地连接的第一端部(C+)，该紧固点位于所述测量管的也与所述第一激励器组件假想接触的虚拟的圆形的圆周线上。

27.根据上述权利要求所述的测量变换器，其中，所述弹簧元件具有与所述第一承载元件连接、尤其在如下紧固点(c”)上和/或刚性地连接的第二端部(C#)，该紧固点与所述第二激励器组件侧向间隔开。

28.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，所述测量变换器还包括：安装在第二承载元件上的，尤其在所述第二承载元件的背离测量管的侧上的配平配重(W)。

29.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述测量管和所述第二承载元件设置成用于对能从外部通过第一承载元件、尤其是通过所述第一承载元件的第一承载端部和/或通过所述第一承载元件的第二承载端部、同时传递到测量管和第二承载元件上的具有尤其相应于所述有效模式的谐振频率的干扰频率的干扰振荡做出反应，所述干扰振荡具有并行振荡，即分别具有不改变所述第一传感器组件与所述第二传感器组件之间的间距的、分别具有相应于所述干扰频率的频率的振荡。

30.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，

-其中，所述第一承载元件的第一承载端部和所述第二承载元件的第一承载端部刚性地，即以阻止所述第一承载元件的第一承载端部和所述第二承载元件的第一承载端部的相对运动的方式彼此连接，并且

-其中，所述第一承载元件的第二承载端部和所述第二承载元件的第二承载端部刚性地，即以阻止所述第一承载元件的第二承载端部和所述第二承载元件的第二承载端部的相对运动的方式彼此连接。

31.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，

-其中，所述第一承载元件的第一承载端部与所述测量管的第一管端部以及与所述第二承载元件的第一承载端部同样刚性地连接，并且

-其中，所述第一承载元件的第二承载端部与所述测量管的第二管端部以及与所述第二承载元件的第二承载端部同样刚性地连接。

32.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，

-其中，所述第一承载元件的第一承载端部与所述测量管的第一管端部以及与所述第二承载元件的第一承载端部以阻止所述测量管的第一管端部相对于第二承载元件的第一承载端部运动的方式机械连接，并且

-其中，所述第一承载元件的第二承载端部与所述测量管的第二管端部以及与所述第二承载元件的第二承载端部以阻止所述测量管的第二管端部相对于第二承载元件的第二承载端部运动的方式机械连接。

33.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，

-其中，所述测量管和所述第二承载元件彼此平行地延伸，尤其是以如下方式，即，使测量管和所述第二承载元件之间的最小间距至少在所述第一振荡传感器与所述振荡激励器之间延伸的区域上保持不变；并且/或者

-其中，所述测量管是至少以区段形式S形或Z形地弯曲的和/或至少以区段形式是笔直的；并且/或者

-其中，所述第二承载元件是至少以区段形式S形或Z形地弯曲的和/或至少以区段形式是笔直的；并且/或者

-其中，所述第二承载元件借助具有管壁和由该管壁包围的内腔的柱体状的管形成，尤其是以如下方式，即，所述测量管的内腔和形成所述第二承载元件的管的内腔大小相同，和/或形成所述第二承载元件的管的管壁的壁厚和所述测量管的管壁的壁厚大小相同。

34.根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器，其中，所述测量管具有对称中心，所述测量管关于该对称中心是点对称的。

35.根据上述权利要求所述的测量变换器，其中，所述第二承载元件具有对称中心，所述第二承载元件关于该对称中心是点对称的。

36.根据上述权利要求所述的测量变换器，其中，所述测量管的对称中心和所述第二承载元件的对称中心至少在所述测量变换器的在所述测量管与所述第二承载元件之间延伸的、尤其与测量管和/或与第二承载元件平行延伸的、虚拟的投影平面中重合。

37.一种测量系统，所述测量系统尤其用于测量在管状线路中流动的介质的质量流率和/或质量流量，所述测量系统包括根据上述权利要求中任一项所述的测量变换器以及与所述测量变换器电联接的测量和运行电子器件。