CN109477747B - 具有温度补偿的振动式流体流量测量系统 - Google Patents

具有温度补偿的振动式流体流量测量系统 Download PDF

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Abstract

测量系统包括变换器设备(MW),变换器设备包括两个分别具有被尤其是金属的器壁包覆的空腔(11‘)的、从各自的入口侧的端部(11a、12a)延伸直到各自的出口侧的端部(11b、12b)的管件(11、12),管件分别被设立成用于被流体从各自的入口侧的端部起朝各自的出口侧的端部的方向穿流并且在此期间发生振动。借助至少一个振荡激励器(41)形成的机电的激励组件用于激发和维持其中每个管件(11、12)的围绕分别所属的静态的息止位置的机械振荡,并且借助至少一个振荡传感器(51)形成的传感器组件(S)用于检测其中至少一个管件(11、12)的机械振荡。转换器设备还具有两个温度传感器(71、72),其中,温度传感器(71)与管件(11)的器壁机械地,而且导热地耦接,或温度传感器(72)与管件(12)的器壁机械地,而且导热地耦接,并且其中,其中每个温度传感器
Figure DDA0001939242050000011
被设立成用于检测测量部位温度(θ1;θ2),并且将其转换成温度测量信号(θ1;θ2)。此外,温度传感器(71)与距离端部(11b)相比,距离端部(11a)更近地定位,而温度传感器(72)与距离端部(12a)相比,距离端部(12b)更近地定位。测量系统的与转换器设备电耦接的测量和运行电子器件(ME)还被设立成用于在使用温度测量信号(Θ1、Θ2)的情况下生成代表转换器设备温度的转换器温度测量值,转换器设备温度不仅与测量部位温度
Figure DDA0001939242050000012
而且也与测量部位温度
Figure DDA0001939242050000013
有偏差,使得此转换器温度测量值的数值大于测量部位温度
Figure DDA0001939242050000014
的数值,而且小于测量部位温度
Figure DDA0001939242050000015
的数值。

Description

具有温度补偿的振动式流体流量测量系统
技术领域
本发明涉及一种尤其是用于测量在管线路中流动的流体的物理的测量变量的振动式的(vibronisch)测量系统。
背景技术
在工业上的测量和自动化技术中,为了高精度地获知针对在管线路中流动的流体的(例如也就是气体、液体或分散体的诸如密度的材料参数、和/或诸如质量流率的流动参数的)至少一个物理的测量变量的测量值,通常使用到振动式的、也就是借助振动式的转换器设备形成的测量系统。更具体地说,在此,还建立如下这样的振动式的测量系统,在其中,转换器设备包括具有被通常是金属的器壁包覆的内腔的第一管件以及具有被通常是金属的器壁包覆的内腔的(典型地相对第一管件结构相同且平行延伸的)第二管件,其中,至少两个(分别从各自的入口侧的第一端部延伸直到各自的出口侧的第二端部的)管件中的每个都分别被设立成用于,从各自的第一端部起地朝各自的出口侧的第二端部的方向地被所要测量的流体穿流,并且在此期间能够基本上正好相反地振动,并且其中,转换器设备与用于对管件的机械振荡进行主动激发和评估的例如借助至少一个微处理器形成的测量和运行电子器件联接。此外,各自的测量和运行电子器件还可以经由相应的电线路也与(与各自的测量系统通常在空间上远离地布置的并且通常也在空间上分布的)上位的电子数据处理系统电联接,由各自的测量系统所产生的测量值借助至少一个相应地承载有这些测量值的测量值信号被及时地、例如实时地转发给该电子数据处理系统。此外,所讨论的类型的测量系统还通常借助被设置在上位的数据处理系统内部的数据传输网络地彼此连接和/或与相应的电子过程控制部,例如是被安装在现场的可编程的控制部(SPS)或被安装在远程的操纵站中的过程操纵计算机连接,因此借助各自的测量系统所产生的并以适当的方式数字化的并经相应编码的测量值被转送到那里。借助这种过程操纵计算机可以进一步处理所传输的测量值并将其作为相应的测量结果例如目视化到监视器上,并且/或者变换成用于其他的构造为调节器的现场装置、如例如磁阀、电动机等的控制信号。由于现代的测量组件通常也可以直接从这种操纵计算机进行监控,并必要时进行控制和/或配置,所以以相应的方式经由前述的、通常在传输物理学和/或传输逻辑学方面是混合的数据传输网络同样发送分配给测量系统的运行数据。与之相应地,数据处理系统通常也被用于,将由测量系统提供的测量值信号根据下行的数据传输网络的要求调整到所需条件,例如适当地进行数字化并且必要时转化成相应的电报,并且/者在现场进行评估。为此,在这种数据处理系统中设置有与各自的连接线路电耦接的评估电路,这些评估电路对由各自的测量系统所接收到的测量值进行预处理和/或进行进一步处理,以及如果需要的话,进行适当地转变。在这种工业上的数据处理系统中,为了进行数据传输至少区段式地使用了尤其是串行的现场总线等,诸如基金会现场总线(FOUNDATION FIRLDBUS)、RACKBUS-RS 485、PROFIBUS等,或者例如也使用了基于以太网(ETHERNET)标准的网络、以及相应的、通常是跨越式的标准化的传输协议。替选或补充地,在所讨论类型的现代的测量系统中,测量值也可以通过无线电无线地传送给各自的数据处理系统。除了对于处理和转变由分别所联接的测量系统所提供的测量值来说是必要的评估电路之外,这种上位的数据处理系统通常还具有用来给所联接的测量系统供应电能的电源电路,其提供了相应的、必要时直接由所联接的现场总线所供给的、用于各自的电子器件的供应电压,并驱动流过与之联接的电线路以及各自的电子器件的电流。电源电路在此例如可以分别刚好配属于一个测量系统或一个相应的电子器件,并且与配属于各自的测量系统的评估电路一起(例如结合成相应的现场总线适配器地)被安装在共同的、例如构造为推接式安装轨模块的电子器件壳体中。然而也很常见的是,电源电路和评估电路被分别安装在单独的、必要时在是空间上彼此远离的电子器件壳体中,并且经由外部线路彼此相应地被接线。
所讨论的类型的振动式的转换器设备的或者由此形成的(例如也是构造为科里奥利质量流量测量仪或也构造为科里奥利质量流量/测量系统的)振动式的测量系统的结构和作用方式对于本领域技术人员来说且本身是公知的,并且例如也在US-A 2001/0037690、US-A 2004/0031328、US-A 2006/0161359、US-A 2010/0242623、US-A 2011/0113896、US-A2011/0146416、US-A 2011/0265580、US-A 2012/0073384、US-A 47 68 384、US-B 75 49319、WO-A 01/29519、WO-A 2009/134268、WO-A 2012/018323、WO-A 2012/033504、WO-A2013/092104、WO-A 2015/135738、WO-A 2015/135739、WO-A 88/02853、WO-A 94/21999、WO-A 96/07081或WO-A 98/02725示出。因此,这种转换器设备分别具有借助至少一个、例如是电动的、形成振荡激励器的、机电的励磁组件,其被设立成用于,激发或维持至少两个管线路的有效振荡,也就是具有至少两个管件中每一个的围绕属于各自的管件的静态的息止位置的至少一个可预设的振荡频率的机械振荡,例如,其中每个管件的围绕将其各自的第一端部与其各自的第二端部虚拟地连接的假想的第一或第二振荡轴线的机械振荡被激发或维持。典型地,在此,有差别地使用在管件中起作用的、电动的振荡激励器,也就是使用借助固定在其中一个管件上的永磁体并借助固定在至少两个管件中其他管件上的并与该永磁体交互作用的激励器线圈形成的振荡激励器。常常,将如下这种振荡当作管件的有效振荡,该振荡适合的是,在流动的流体中感应与质量流率m相关的科里奥利力,并且/或者该振荡适合的是,在流动的流体中感应与粘度η相关的摩擦或阻尼力,并且/或者该振荡适合的是,在流动的流体中感应与密度ρ相关的惯性力。为了检测至少两个管件的机械振荡,尤其也是有效振荡和/或由上述的科里奥利力所强迫的科里奥利振荡,在所讨论的类型的振动式的测量系统中使用的转换器设备还分别具有借助至少一个例如是电动的或光学的振荡传感器形成的振荡传感器组件,其被设立成用于,生成至少一个振荡信号,也就是代表至少两个管件的振荡运动的电的测量信号,其例如具有与管件的振荡运动的速度或相应的振荡频率相关的电的(信号)交变电压。这种转换器设备的被用于检测振荡的振荡传感器也例如可以构造为有差别地检测至少两个管件的振荡运动的电动的振荡传感器。
所讨论的类型的转换器设备通常还典型地分别包括具有被(例如金属的)器壁包覆的空腔的转换器壳体,在其内部以能够实现管件的上述振荡的方式布置有至少两个包括被安置在其上的至少是振荡激励器的以及至少一个振荡传感器的部件在内的管件,也就是使得转换器壳体的朝向内腔的内部面与管件的器壁的周侧面,也就是管件的器壁的朝向内腔的外部面之间形成(通常被填充以空气或惰性气体的)中间空间。此外,各自的测量和运行电子器件典型地也被安装在至少一个相对比较坚固的、尤其是抗冲击的、抗压力的和/或防天气的电子器件壳体内部。例如由不锈钢或铝制成的电子器件壳体可以远离转换器设备地布置,并经由柔性的线缆与该转换器设备连接;但是它也例如可以直接布置或固定在转换器设备上,例如也就是布置或固定在前述的转换器壳体上。
这种振动式的测量系统的测量和运行电子器件(特别是针对至少一个测量值代表在至少一个管件中引导的流体的密度或粘度的情况)还被设立成用于,在使用借助至少一个振荡信号的情况下生成至少一个测量值,例如使得测量和运行电子器件基于结合振荡信号所测得的有效频率,也就是有效振荡的与所要测量的测量变量相关的振荡频率来获知至少一个测量值,并为此对此有效频率与至少一个管件的器壁内部的温度分布的可能的相关性在测量技术上进行补偿。在所讨论的类型的振动式的测量系统中通常选择引导流体的至少一个测量管件所固有的共振频率作为有效频率,典型地也就是至少一个测量管件的弯曲振荡基本模式的共振频率。除了评估至少一个振荡信号之外,上述类型的振动式的测量系统的测量和运行电子器件典型地也用于为至少一个机电的振荡激励器生成至少一个例如是简谐的和/或时控的驱动信号。此驱动信号例如可以在电流强度和/或电压水平和/或信号频率方面进行调节。在工业上的测量和自动化技术中所使用的振动式的测量系统中,测量和运行电子器件通常借助一个或多个必要时也构造为数字信号处理器(DSP)的微处理器来实现,使得测量和运行电子器件通过从各自的转换器设备的测量信号进行数值计算地,例如也就是结合从至少一个振荡信号获得的数字的样本值地,来获知针对至少一种材料或流动参数的各自的测量值,并且以告知的方式尤其是实时地提供相应的数字值。
在所讨论的类型的转换器设备或由此形成的振动式的测量系统中,另外的对于运行、特别是也对于精准获知针对至少一个材料或流动参数来说是重要的(辅助)测量变量的测量值尤其也可以是转换器设备温度,其适合的是,表征转换器设备的热力学的状态或者表征其对测量对于至少一个材料或流动参数是关键的变换器设备的振荡特性的影响(目标温度)。更确切地说,转换器设备温度应该适合的是,能够在测量技术上以对于致力于高的测量精度来说是足够的程度对有效频率与转换器设备内部的空间上的温度分布的相关性进行补偿,应当以该高测量精度获知针对至少一个测量变量的测量值(尤其是借助基于计算机的实时计算所获知的针对密度和/或粘度的测量值)。在所讨论的类型的测量系统中,此转换器设备温度常常基于至少一个是在其中至少一个管件的器壁上检测到的管壁温度来获知,为了检测管壁温度,这种转换器设备在此还可以具有两个或更多个分别借助布置在中间空间内部的、因此在运行中不与至少一个管件的内腔接触的温度探测器,这些温度探测器其中的每一个都分别导热地与其中一个管件的器壁耦接,并且电地与测量和运行电子器件耦接。这种温度探测器例如可以是铂测量电阻、热敏电阻、热电偶或借助多个这些对温度敏感的电的或电子构件形成的例如形式为惠斯通测量电桥的电路。至少两个温度传感器中的每一个被设立成用于,分别将相当于在借助各自的温度探测器形成的温度测量部位上的温度的测量部位温度分别转换成相应的温度测量信号,也就是代表各自的测量部位温度的电的测量信号,例如其具有与此测量部位温度相关的电的信号电压和/或与此测量部位温度相关的电的信号电流。此外,测量和运行电子器件还可以被设立成用于,在使用借助转换器设备生成的至少两个温度测量信号的情况下也生成针对至少一个测量变量的测量值。
如尤其是在开头提及的US-A 47 68 384、WO-A 2013/092104、WO-A 2015/135738或WO-A 2015/135739中探讨地,在获知前述的转换器设备温度的情况下可能会有特别的问题在于,借助至少两个的、必要时是三个或更多个温度传感器检测到的测量部位温度最初分别实际上仅相当于在正好是借助各自的温度探测器形成的温度测量部位上的局部的温度,但反过来通常实际上却是要将在转换器设备内部的其他的设备基准点、即远离其中每个温度测量部位中的参考点上的局部的或平均的温度来用作转换器设备温度或目标温度,例如也就是应当将空间上的被求平均的管壁温度用作目标温度。此外,另外的问题也可能在于,由于此转换器设备内部的测量流体温度发生不可避免的随时间的变化,使得常常也可能会发生动态的热平衡过程,这同样尤其是由于温度测量部位的只是非常有限的数量或者由于它们的相互间的在空间上的间距而导致有错误的在借助所讨论的类型的转换器设备形成的测量系统中的测量结果,尤其是在基于至少一个管件的有效振荡所获知的针对分别所要测量的流体的密度和/或粘度的测量值的情况下也如此。
此外,由本发明人的进一步研究还表明,特别是对于已经建立起来的用于结合测量管件的其中至少一个共振频率来基于计算机实时计算密度或粘度的方法来说,通常如下那个温度原则是特别适合作为前述的转换器设备温度的,该温度相当于其中每个管件的器壁的在其各自的中部所呈现的,因此是在振荡激励器的区域中呈现的温度,例如也就是作为这两个温度的平均值得到。然而反过来地分别涉及到管件的这种区域的温度地却又出现了问题,在该区域中,其中每个管件在运行时由于被激发的有效振荡常常分别具有极高的或最大的振幅,伴随而来的是同样非常高的局部的加速度。以相应的方式,无论是被安放在那里的温度探测器还是分别与之联接的电线路都将会遭受到非常高的加速力,进而是将遭受到提高了的机械载荷或提高了的受到机械破坏的风险。此外,为了仅检测唯一的辅助测量变量的目的还必须将附加的电线路引导到转换器设备的区域中,但该区域除了两个用于激励器线圈的线路之外典型地却无法再进行容纳。
发明内容
考虑到上述内容,本发明的任务在于:如下这样地改进上述类型的测量系统,即,利用两个已经分别布置在至少两个管件中的每一个的每个空腔外部的温度传感器能够获知转换器设备温度,该转换器设备温度能够实现对有效频率与转换器设备内部的空间上的温度分布的相关性进行相比传统的测量系统更好的在测量技术上的补偿。
为了解决该任务,本发明在于(例如也就是用于测量在管线路中流动的流体的测量变量的)测量系统中,该测量系统包括:例如借助微处理器和/或数字信号处理器形成的测量和运行电子器件以及与此测量和运行电子器件电耦接的转换器设备。根据本发明的转换器设备包括:
具有被器壁包覆的空腔的、从入口侧的第一端部延伸直到出口侧的第二端部的(例如至少区段式拱曲的和/或至少区段式直的)第一管件,该第一管件被设立成用于被流体从入口侧的第一端部起朝出口侧的第二端部的方向穿流,并且在此期间发生振动,
具有被器壁包覆的空腔的、从入口侧的第一端部延伸直到出口侧的第二端部的(例如至少区段式拱曲的和/或至少区段式直的并且/或者与第一管件结构相同的并且/或者相对第一管件平行布置的)第二管件,该第二管件被设立成用于(例如也就是与第一管件同步地)被流体从入口侧的第一端部起朝出口侧的第二端部的方向穿流,并且在此期间(例如也就是与第一管件同步并且/或者正好相反地)发生振动,
借助至少一个振荡激励器形成的机电的激励器组件,其用于激发并维持第一和第二管件的围绕分别所属的静态的息止位置的机械振荡,
借助至少一个第一振荡传感器形成的传感器组件,其用于检测至少一个管件的机械振荡,
与第一管件的器壁机械地、而且导热地耦接的第一温度传感器,第一温度传感器与距离第一管件的第二端部相比,距离此第一管件的第一端部更近地定位,并且第一温度传感器被设置或设立成用于检测第一测量部位温度,也就是第一管件的在借助此温度传感器形成的第一温度测量部位上的器壁的温度,并且将其转换成第一温度测量信号,也就是代表第一测量部位温度的第一电测量信号,
以及与第二管件的器壁机械地、而且导热地耦接的第二温度传感器,第二温度传感器与距离第二管件的第一端部相比,距离此第二管件的第二端部更近地定位,并且第二温度传感器被设置或设立成用于检测第二测量部位温度,也就是第二管件的在借助此温度传感器形成的第二温度测量部位上的器壁的温度,并且将其转换成第二温度测量信号,也就是代表第二测量部位温度的第二电测量信号。根据本发明的测量系统的测量和运行电子器件被设立成用于在使用第一温度测量信号和第二温度测量信号的情况下生成转换器温度测量值,该转换器温度测量值代表转换器设备温度,转换器设备温度与第一测量部位温度和第二测量部位温度有偏差,使得此转换器温度测量值的数值大于第一测量部位温度的数值,而且小于第二测量部位温度的数值,例如也就是相当于第一和第二测量部位温度的算术平均值和/或第一和第二测量部位温度的经加权的中数。
此外,本发明还在于:将这种测量系统用于测量尤其是在管线路中流动的流体的,尤其是气体、液体或能流动的分散体的至少一个物理的测量变量,尤其是密度和/或粘度和/或质量流率和/或体积流率。
根据本发明的第一设计方案设置的是,第一温度传感器距离第一管件的第一端部比第二温度传感器距离第二管件的第一端部更近地定位。
根据本发明的第二设计方案设置的是,第二温度传感器距离第二管件的第二端部比第一温度传感器距离第一管件的第二端部更近地定位。
根据本发明的第三设计方案设置的是,第一温度传感器距离第一管件的第一端部与第二温度传感器距离第二管件的第二端部一样远地定位。
根据本发明的第四设计方案设置的是,第一温度传感器距离第一管件的第二端部与第二温度传感器距离第二管件的第一端部一样远地定位。
根据本发明的第五设计方案设置的是,第一温度传感器距离第一管件的中部与第二温度传感器距离第二管件的中部一样远地定位。
根据本发明的第六设计方案设置的是,第一温度传感器和第二温度传感器结构相同。
根据本发明的第七设计方案设置的是,第一温度传感器与第一管件的器壁且第二温度传感器与第二管件的器壁以相同方式导热耦接,尤其使得与从第一管件的器壁向第一温度传感器并进一步向包围第一温度传感器的氛围流动的热流抵抗作用的热阻同与从第二管件的器壁向第二温度传感器并进一步向包围第二温度传感器的氛围流动的热流抵抗作用的热阻大小相同。
根据本发明的第八设计方案设置的是,第一温度传感器与第一管件的器壁且第二温度传感器与第二管件的器壁以相同方式机械耦接。
根据本发明的第九设计方案设置的是,第一管件和第二管件分别关于至少一个将各自的管件虚拟地分割的、尤其也就是与此管件的惯性主轴线重合的、各自的假想的对称轴线镜像对称。
根据本发明的第十设计方案设置的是,借助第一温度传感器并借助第二温度传感器形成的转换器设备的温度传感器组件关于至少一个将转换器设备虚拟地分割的、例如也就是与第一管件的惯性主轴线和第二管件的惯性主轴线平行的、假想的对称轴线是轴线对称的。
根据本发明的第十一设计方案设置的是,第一管件和第二管件分别是拱曲的,也就是例如V形或U形地拱曲。
根据本发明的第十二设计方案设置的是,第一管件和第二管件分别至少区段式(例如主要)是直的,例如也就是呈圆柱形。
根据本发明的第十三设计方案设置的是,第一管件和第二管件分别至少区段式、例如圆弧形地拱曲。
根据本发明的第十四设计方案设置的是,第一管件的器壁和第二管件的器壁分别至少部分地,例如也就是主要地或完全地由其热导率大于10W/(m·K)的、并且其比热容小于1000J/(kg·K)的材料,例如也就是金属或合金构成。
根据本发明的第十五设计方案设置的是,第一管件的器壁和第二管件的器壁分别由金属或合金,例如也就是钢、钛、锆、钽构成。
根据本发明的第十六设计方案设置的是,第一管件和第二管件结构相同。
根据本发明的第十七设计方案设置的是,第一管件的展开的管件长度大于300mm,并且/或者第二管件的展开的管件长度大于300mm。
根据本发明的第十八设计方案设置的是,第一温度传感器借助例如具有铂测量电阻、热敏电阻或热电偶的第一温度探测器以及借助将此第一温度探测器导热地与第一管件的器壁耦接的第一耦接体形成,并且第二温度传感器借助例如具有铂测量电阻、热敏电阻或热电偶的第二温度探测器以及借助将此第二温度探测器导热地与第二管件的器壁耦接的第二耦接体形成。
根据本发明的第十九设计方案设置的是,第一管件的器壁和第二管件的器壁分别具有大于0.5mm和/或小于10mm的壁厚。
根据本发明的第二十设计方案设置的是,第一管件和第二管件分别具有大于0.5mm和/或小于200mm的内直径。
根据本发明的第二十一设计方案设置的是,第一管件和第二管件的规格分别被确定为使其具有作为各自的管件的内直径与此管件的器壁的壁厚的比来限定的小于25:1和/或大于5:1的内直径与壁厚度之比。
根据本发明的第二十二设计方案设置的是,第一温度传感器尤其是借助导热粘合剂地在形成第一耦接体的情况下材料锁合地(stoffschlüssig)、例如粘附地与第一管件的器壁的周侧面连接,并且第二温度传感器尤其是借助导热粘合剂地在形成第二耦接体的情况下材料锁合地、例如粘附地与第二管件的器壁的周侧面连接。
根据本发明的第二十三设计方案设置的是,转换器温度测量值相当于第一和第二测量部位温度的算术平均值。
根据本发明的第二十四设计方案设置的是,转换器温度测量值相当于第一和第二测量部位温度的经加权的中数。
根据本发明的第二十五设计方案设置的是,转换器温度测量值代表平均的管壁温度,也就是代表相当于第一管件的平均的管壁温度的和第二管件的平均的管壁温度的算术平均值的温度。
根据本发明的第二十六设计方案设置的是,转换器设备在第一温度传感器之外不具有月第一管件的器壁接触的另外的温度传感器。
根据本发明的第二十七设计方案设置的是,转换器设备在第二温度传感器之外不具有与接触第二管件的器壁接触的另外的温度传感器。
根据本发明的第二十八设计方案设置的是,测量和运行电子器件被设立成用于,为了激发管件的机械振荡而生成激励信号,该激励信号驱动激励器组件,例如也就是激励器组件的至少一个振荡激励器;并且激励器组件被设立成用于,被激励信号驱控地激发或维持管件的机械振荡。
根据本发明的第二十九设计方案设置的是,转换器设备的传感器组件被设立成用于,提供代表其中至少一个管件的机械振荡的振荡信号。本发明的该设计方案经改进地,测量和运行电子器件还被设立成用于,在使用振荡信号和第一和第二温度测量信号的情况下生成测量值,该测量值代表如下测量变量,例如也就是例如在管线路中流动的流体的,如例如气体、液体或能流动的分散体的材料或流动参数,例如使得测量和运行电子器件在使用振荡信号的情况下生成频率测量值,该频率测量值代表第一管件和/或第二管件的机械振荡的频率,或者使得测量和运行电子器件在使用频率测量值和温度测量值的情况下生成也就是代表流体的密度的测量值的密度测量值和/或也就是代表流体的粘度的测量值的粘度测量值。
根据本发明的第三十设计方案设置的是,转换器设备的传感器组件被设立成用于,提供至少一个代表其中至少一个管件的机械振荡的第一振荡信号以及至少一个代表其中至少一个管件的机械振荡的第二振荡信号;这尤其以这样的方式实现,即,在第一振荡信号与第二振荡信号之间出现与流过第一管件的流体的质量流率相关的并且/或者与流过第二管件的流体的质量流率相关的相位差。本发明的该设计方案经改进地,测量和运行电子器件还被设立成用于,在使用第一振荡信号和第二振荡信号的情况下生成质量流量测量值,也就是代表流过第一管件和/或流过第二管件的流体的质量流率的测量值。
根据本发明的第三十一设计方案设置的是,测量和运行电子器件被设立成用于,在使用第一温度测量信号和第二温度测量信号的情况下生成测量流体温度测量值,也就是代表流过第一管件的流体的温度的和/或流过第二管件的流体的温度的测量值。
根据本发明的第三十二设计方案设置的是,测量和运行电子器件被设立成用于,在使用第一温度测量信号,但不使用第二温度测量信号的情况下生成辅助温度测量值,其至少近似代表了转换器设备温度。
根据本发明的第三十三设计方案设置的是,测量和运行电子器件被设立成用于,在使用第二温度测量信号,但不使用第一温度测量信号的情况下生成辅助温度测量值,其至少近似代表了转换器设备温度。
根据本发明的第三十四设计方案设置的是,测量和运行电子器件还被设立成用于,在使用第一温度测量信号和第二温度测量信号的情况下生成温度偏差测量值,其代表第一测量部位温度与第二测量部位温度之间的(绝对或相对的)偏差。本发明的该设计方案经改进地,测量和运行电子器件还被设立成用于,在使用温度偏差测量值的情况下对转换器设备的功效性,例如也就是第一管件的功效性和/或第二管件的功效性进行监控,并且/或者测量和运行电子器件被设立成用于,在使用温度偏差测量值的情况下诊断转换器设备是否具有相对于初始的流动阻力发生变化的流动阻力,并且/或者测量和运行电子器件被设立成用于,在使用温度偏差测量值的情况下生成警报,其将转换器设备的仅还有限的功效性以信号形式发出,例如这由于第一管件的流动阻力相对于初始的流动阻力发生变化所导致,并且/或者由于第二管件的流动阻力相对于初始的流动阻力发生变化所导致。
根据本发明的第三十五设计方案设置的是,测量和运行电子器件包括具有至少两个信号输入端和至少一个信号输出的多路复用器,该多路复用器被设立成用于,有选择地,例如也就是循环地将其信号输入端中的一个接通到信号输出端上,使得被施加在分别被接通的信号输入端上的信号转引到信号输出端上,并且设置的是,测量和运行电子器件具有例如具有大于16Bit的标称的分辨率的和/或以大于1000s-的扫描率来计时的模数转换器,该模数转换器具有至少一个信号输入端和至少一个信号输出端,模数转换器被设立成用于,将施加在此信号输入端上的具有例如大于1000s-的扫描率并且具有例如大于16Bit的数字的分辨率的模拟的输入信号转化成代表此输入信号的数字的输出信号,并且在信号输出端上提供。本发明的该设计方案经改进地,还设置的是,多路复用器的至少一个信号输出端和模数转换器的至少一个信号输入端彼此电耦接,并且第一温度传感器和第二温度传感器分别与多路复用器电连接,使得第一温度测量信号被施加在多路复用器的第一信号输入端上并且第二温度测量信号被施加在多路复用器的第二信号输入端上,由此使模数转换器的输出信号可以暂时正好代表两个温度测量信号中的一个,因此测量和运行电子器件可以在使用模数转换器的代表两个温度测量信号中的一个的输出信号的情况下生成转换器温度测量值。
根据本发明的第一改进方案,测量系统还包括,例如是电动的并且/或者与第一振荡传感器结构相同的第二振荡传感器,其用于检测其中至少一个管件的出口侧的机械振荡。
根据本发明的第一改进方案的第一设计方案,还设置的是,借助第一振荡传感器并借助第二振荡传感器形成的振荡传感器组件关于至少一个将转换器设备虚拟地分割的、尤其也就是与第一管件的惯性主轴线并与第二管件的惯性主轴线平行的、假想的对称轴线镜像对称。
根据本发明的第一改进方案的第二设计方案,还设置的是,第一温度传感器距离第一振荡传感器与第二温度传感器距离第二振荡传感器一样远地定位。
根据本发明的第二改进方案,测量系统还包括入口侧的第一分流器和出口侧的第二分流器,其中,第一和第二管件在形成流动技术上并联的流动路径的情况下与例如结构相同的分流器联接,使得第一管件以其第一端部通到第一分流器的第一流动开口中,并以其第二端部通到第二分流器的第一流动开口中,而第二管件以与其第一端部通到第一分流器的第二流动开口中,并以其第二端部通到第二分流器的第二流动开口中。
根据本发明的第三改进方案,测量系统还包括具有被例如是金属的器壁包覆的内腔的转换器壳体,其中,第一和第二管件布置在转换器壳体的内腔内部,使得转换器壳体的器壁的朝向内腔的内部面、第一管件的器壁的朝向内腔的周侧面以及第二管件的器壁的朝向内腔的周侧面之间形成中间空间,并且其中,转换器壳体、第一管件和第二管件被设立成用于,在该中间空间中,在形成包覆第一和第二管件的流体体积的情况下保持有尤其具有小于1W/(m(K)的热导率的流体,例如也就是空气或惰性气体,使得第一管件的器壁的朝向中间空间的周侧面在形成第一类型的第一边界面,也就是流体相与固相之间的边界面的情况下和第二管件的器壁的朝向中间空间的周侧面在形成第一类型的第二边界面的情况下与保持在中间空间中的流体接触。
根据本发明的第四改进方案,测量系统还包括:具有被例如是金属的器壁包覆的空腔的转换器壳体、入口侧的第一分流器和出口侧的第二分流器,
·其中,第一和第二管件在形成流体技术上并联的流动路径的情况下与例如结构相同的分流器连接,使得第一管件以其第一端部通到第一分流器的第一流动开口中,并以其第二端部通到第二分流器的第一流动开口中,而第二管件以与其第一端部通到第一分流器的第二流动开口中,并以其第二端部通到第二分流器的第二流动开口中;
·其中,第一和第二管件布置在转换器壳体的空腔内部,使得转换器壳体的器壁的朝向空腔的内部面、第一管件的器壁的朝向空腔的周侧面以及第二管件的器壁的朝向空腔的周侧面之间形成中间空间;
·其中,转换器壳体、第一管件和第二管件被设立成用于,在该中间空间中,在形成包覆第一和第二管件的流体体积的情况下保持有尤其具有小于1W/(m(K)的热导率的流体,例如也就是空气或惰性气体,使得第一管件的器壁的朝向中间空间的周侧面在形成第一类型的第一边界面,也就是流体相与固相之间的边界面的情况下和第二管件的器壁的朝向中间空间的周侧面在形成第一类型的第二边界面的情况下与保持在中间空间中的流体接触;
·并且其中,第一分流器和第二分流器分别是转换器壳体的被整合的组成部分,尤其使得借助第一分流器形成转换器壳体的第一端部,并借助第二分流器形成转换器壳体的远离转换器壳体的第一端部的第二端部。
根据本发明的第五改进方案,测量系统还包括用作尤其将转换器设备联接到过程线路的输送流体的线路段上的入口侧的第一联接法兰以及用作尤其将转换器设备联接到过程线路的将流体又排出的线路段上的出口侧的第二联接法兰。
根据本发明的该改进方案的设计方案,还设置的是,其中每个联接法兰分别具有用于将转换器设备与分别相对应的过程线路的线路段流体密封地或无渗漏地连接起来的密封面,并且这些密封面之间的最小间距限定了转换器设备的尤其大于250mm和/或小于3000mm的装入长度LMW,例如也就是通过第一管件的展开的管件长度与转换器设备的装入长度的比来限定的转换器设备的管件长度与装入长度之比大于1.2,尤其大于1.4。
本发明的基本思路在于,一方面在结合发生振动的管件的共振频率获知针对流动的流体的物理的测量变量的测量值的情况下使用如下这种转换器设备温度,其至少近似或尽可能刚好相当于如下温度,该温度是其中每个管件的器壁在其各自的中部内,因此分别是在振荡激励器的区域内分别所呈现的,其因此例如相当于这些温度的平均值,并且另一方面基于尽可能较少(理想地是仅两次)的局部温度测量地在管件的器壁的在测量系统的运行中尽可能几乎不可能地或只以非常小的幅度振动的区域上获知前述转换器设备温度。
此外,本发明的优点还在于,在温度传感器根据本发明的布置中,在使用相同温度信号的情况下,如在获知转换器设备温度的情况下,在各自的测量系统运行中也还能够执行对转换器装置的诊断,例如对至少一个器壁的降解方面和/或在其中一个管件发生堵塞方面进行诊断。此外,本发明的另外的优点也还在于,通过根据本发明的温度传感器的布置也附加地提供了针对温度测量或获知前述的转换器温度的一定的冗余,使得在两个温度传感器中正好一个出现故障或与测量和运行电子器件分开的情况下基于仅其中仍有一个存在的温度测量信号借助测量和运行电子器件仍总是获知到针对转换器设备温度的(辅助)测量值,并且作为替代地可以代替转换器温度测量值输出,例如随之而来的是促使对转换器设备进行维修的电子维护报告。
附图说明
下面结合实施例详细阐述本发明及其另外的有利的改进方案,这些实施例在附图中被示出。在所有附图中,相同的部分设有相同的附图标记;当需要概览或以其它方式显得有意义时,则在下面附图中省略已经提到的附加标记。此外,由附图以及从属权利要求本身得到了另外的有利的设计方案或改进方案,尤其是最初仅单独阐述的本发明的部分方面的组合。其中详细地:
图1示出尤其是适用于在工业上的测量和自动化中使用的测量系统,其具有带转换器壳体的转换器设备和被安装在(在此直接被紧固在转换器壳体上的)电子器件壳体中的测量和运行电子器件;
图2示意性地示出针对根据图1的测量系统的实施例;
图3a、图3b以立体的侧视图示出适用于根据图1或图2的测量系统的转换器设备;
图4以剖开的侧视图示出适用于根据图1或图2的测量系统的转换器设备;
图5a、图5b以不同地被剖开的侧视图示出针对尤其适用于根据图3a、图3b的转换器设备或根据图1的测量系统的温度传感器的另外的实施例;图6示意性地示出针对根据图1的测量系统的另外的实施例;并且
图7示出借助等效电路图类型的多个离散的热阻形成的、用作解释在根据图2、图3的转换器设备中流动的热流或相应的在相同的转换器设备内部的温度降的电阻网络。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了一种测量系统,其用于测量至少一个测量变量x的、尤其是(必要时具有随时间和/或随空间变化的测量流体温度
Figure BDA0001939242030000181
的)流动的流体FL1(测量流体)的,如例如气体、液体或能流动的分散体的材料或流体参数的,或者用于重复获知瞬时地代表相同的测量变量x的测量值Xx。测量变量x例如可以是密度ρ或粘度η,因此,是如下测量变量,其本身与各自的测量流体温度
Figure BDA0001939242030000182
具有一定的相关性,并且/或者在对其进行测量时可以要求考虑在测量系统内部的不同的温度或温度分布。此外,测量变量例如也可以是例如流过管线路的流体的质量流率m和/或其测量流体温度
Figure BDA0001939242030000183
为此,测量系统包括用于产生与至少一个测量变量相关的测量信号的转换器设备MW以及与该转换器设备电连接的尤其是在运行中从外部凭借联接线缆并且/或者借助内部的蓄能器供应电能的测量和运行电子器件ME,其用于产生代表借助转换器设备检测到的(多个)测量变量的测量值,或用于将这种测量值作为测量系统的分别是当前有效的测量值在相应的测量输出端上例如还以形式为数字的测量值并且/或者实时地连续输出。
测量系统的转换器设备(如在图2中示意性示出或将图1和2合起来而显而易见地)特别是被用于,在运行中引导分别所要测量的流体FL1的部分体积,或被相同的流体穿流,以及提供针对借助转换器设备分别所要测量的物理的测量变量的以及针对存在于转换器设备内部的不同的测量点上的测量部位温度的不同的测量信号。为此,变换器设备装备有第一管件11以及第二管件12,第一管件具有被器壁包覆的空腔11‘并且例如至少区段式拱曲并且/或者至少区段式是直的,第二管件包括具有被器壁包覆的空腔11‘并且例如至少区段式拱曲并且/或者至少区段式是直的。相同的管件12(如在图2、3a或3b中表明或由其合起来地更显而易见地)例如可以与第一管件11结构相同并且/或者与第一管件11平行布置。如在所讨论的类型的转换器设备中,管件11的或管件12的器壁常见地可以是金属的,例如也就是至少部分地由钛、锆或钽或者例如由不锈钢构成。至少是如管件11、12中的每一个(如尤其是在图2中指明)分别从入口侧的第一端部11a或12a延伸直到出口侧的第二端部11b或12b,并且分别被设立成用于被流体从各自的入口侧的第一端部11a或12a起朝出口侧的第二端部11b或12b的方向穿流,并且在此期间能够发生振动,例如也就使得管件11、12同步地并且/或者正好相反地发生振动。
此外,根据本发明的转换器设备的其中每个(例如结构相同的)管件11、12可以至少区段式直地构成,因此例如区段式呈(中空)柱体形地、例如也就是呈圆柱形地构成,并且/或者至少区段式拱曲地构成,例如也就是呈圆弧状地拱曲地构成。管件11和管件12还可以分别关于至少一个虚拟地将各自的管件分割的、例如也就是与相同的管件的惯性主轴线重合的、各自的假想的对称轴线镜像对称,例如也就是V形或U形地构成。根据本发明的另外的设计方案,还设置的是,第一管件11的器壁和/或第二管件12的器壁至少部分地(例如也就是主要地或完全地)由热导率λ10大于10W/(m·K),并且其比热容cp10小于1000J/(kg·K)的材料构成。
根据本发明的另外的设计方案,其中每个管件11、12分别可以实施有有效振荡,也就是围绕各自所属的静态的息止位置的机械振荡,其适用的是,感应在穿流的流体中与质量流率m相关的科里奥利力,并且/或者其适用的是,感应在流体中与粘度η相关的摩擦力和/或与密度ρ相关的惯性力。因此,转换器设备例如可以构造为振动类型的测量转换器,如其尤其也在构造为科里奥利质量流量测量仪、构造为密度测量仪和/或构造为粘度测量仪的振动式的测量系统中使用,或者可以构造为这种测量转换器的部件。
正如已经指明的那样,相同的器壁例如可以由金属或金属合金,例如也就是钛、锆或钽或它们的相应的合金、钢或镍基合金构成。此外设置的是,其中每个管件11、12的器壁根据本发明的另外的设计方案分别具有大于0.5mm的壁厚s,和/或大于0.5mm的内直径。替选或补充地,其中每个管件的规格还可以被确定为使其具有作为各自的管件的内直径D与相同的管件的器壁的壁厚s的比来限定的小于25:1的内直径与壁厚度之比D/s。根据本发明的另外的设计方案,还设置的是,在各自管件中的壁厚小于10mm并且/或者内直径D小于200mm,或者其中每个管件11、12的规格分别被确定为使得内直径与壁厚度之比D/s大于5:1。
管件11、12可以(如在所讨论的类型的转换器设备中相当常见地)被安装在转换器设备的转换器壳体100中,使得(如也在图4中示出或从图1、图2和图4合起来更显而易见地)其中每个管件11、12分别布置在转换器壳体的一个和同一被例如是金属的并且/或者被当作外部的护套的转换器壳体的器壁包覆的空腔内部,并且在转换器壳体100的器壁的朝向此空腔的内部面100+、管件11的器壁的周侧面11#、也就是管件11的器壁的朝向空腔的外部面以及管件12的器壁的周侧面12#,也就是管件12的器壁的朝向空腔的外部面之间形成有中间空间100‘。管件11、12以及相同的转换器壳体在此也被设立成用于,在中间空间100‘中,在形成包覆第一管件11和第二管件12的流体体积的情况下保持有例如具有小于1W/(m(K)的热导率的流体FL2,例如也就是空气或惰性气体,使得第一管件11的器壁的朝向中间空间的周侧面11#在形成第一类型的第一边界面II11,也就是流体相与固相之间的边界面的情况下以及第二管件12的器壁的朝向中间空间的周侧面12#在形成第一类型的第二边界面II12的情况下与保持在中间空间100‘中的流体FL2接触。
至少两个管件11、12例如可以在形成串行的流动路径的情况下彼此导流地连接,使得管件11以其第二端部11b与管件12的第一端部12a联接。然而,管件11、12也可以(如在所讨论的类型的转换器设备中相当常见地)在形成两个平行的流动路径的情况下彼此导流地连接。为此,转换器设备根据本发明的另外的设计方案还包括入口侧的第一分流器201以及出口侧第二分流器202,其中,第一管件11和第二管件12在形成流动技术上并联的流动路径的情况下与例如也是结构相同的分流器201、202联接,使得第一管件11以其第一端部11a通到第一分流器201的第一流动开口201A中,并以其第二端部11b通到第二分流器202的第一流动开口202A中,而第二管件12以其第一端部12a通到第一分流器201的第二流动开口201B中,并以其第二端部12b通到第二分流器202的第二流动开口202B。针对前述的管件11、12被安装在变换器壳体100内部的情况,第一分流器201和第二分流器202分别是相同的变换器壳体的被整合的组成部分,例如使得(如也在图2中被示意性地示出)借助第一分流器201形成转换器壳体的第一端部,并借助第二分流器202形成转换器壳体的远离转换器壳体的第一端部的第二端部。
如图2指明的那样,变换器设备MW还可以被设立成用于,被置入到引导流体的、例如构造为刚性的管线路的过程线路的走向中,例如也就是能拆卸地与过程线路装配在一起。为此,在变换器设备的入口侧可以设置有用于将其联接到过程线路的输送流体FL1的线路段上的第一联接法兰13,并且在变换器设备的出口侧可以设置有用于将其联接到过程线路的又排出流体FL1的线路段上的第二联接法兰14。联接法兰13、14在此可以(如在所讨论的类型的转换器设备中相当常见或在图2中指明地)必要时也在端部侧地被整合到前述的转换器壳体中,也就是构造为转换器壳体的被整合的组成部分。根据本发明的另外的设计方案,还设置的是,其中每个联接法兰13、14都分别具有用于将转换器设备与过程线路的分别对应的线路段流体密封或无渗漏地联接起来的密封面,并且密封面之间的最小间距还限定了转换器设备的装入长度LMW;这特别是以如下方式来限定,即,相同的装入长度LMW大于250mm和/或小于3000mm,并且/或者以如下方式来限定,即,通过第一管件11的展开的管件长度L11与前述装入长度LMW的比来限定的转换器设备的管件长度与装入长度之比L11/LMW大于1.2,尤其大于1.4。管件11的前述展开的管件长度L11(伸开的长度)和/或管件12的展开的管件长度L12也可以例如大于300mm。
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又可以(如图2指明的那样)例如被安装在测量系统的唯一的必要时有腔室的电子器件壳体200中。相同的电子器件壳体200根据测量系统的要求而定的例如也可以防冲击和/或防爆和/或气密密封地构成。测量仪电子器件ME可以(如图2示意性按照框图的方式示出的那样)具有处理变换器设备MW的测量信号、例如借助微处理器形成的测量和评估电路μC,其在运行中生成针对借助测量系统所要检测的测量变量的相应的测量值。测量和运行电子器件ME的测量和评估电路μC例如可以借助具有至少一个微处理器和/或数字信号处理器(DSP)的微计算机来实现。由其所实施的程序代码如被用于对各自的测量系统进行控制的运行参数,如例如针对借助测量和运行电子器件实现的调节器或调节器算法的额定值可以(如图2中示意性示出的那样)例如被持续存储在测量和运行电子器件ME的非易失性的数据存储器EEPROM中,并且在启动时加载到例如被整合在微计算机中的易失性的数据存储器RAM中。适用于这种应用的微处理器例如是TMS320VC33型,如其由德州仪器公司(TexasInstruments Inc.)在市场上提供。
借助测量和运行电子器件ME生成的测量值Xx可以在于此所示的测量系统中例如在现场,也就是直接在借助测量系统形成的测量部位上进行显示。为了在现场可视化借助测量系统产生的测量值和/或必要时在测量仪内部生成的系统状态消息,如例如对提高了的测量不准确性或测量不可靠性发信号的错误消息或对在测量系统本身中或在借助测量系统形成的测量部位上出现故障发信号的报警,测量系统(如图2指明地)例如可以具有与测量运行电子器件通讯的必要时可便携的显示和操作元件HMI,如例如在电子器件壳体200中的被放置在其中被相应地设置的视窗后面的LCD、OLED、或TFT显示屏以及相应的输入键盘和/或触摸屏。以有利的方式,例如可(重新)编程或可远程编程的测量和运行电子器件ME还可以如下这样地设计,即,使其在测量系统运行中与其上位的电子数据处理系统、例如可编程的控制部(SPS)、个人电脑(PC)和/或工作站,凭借数据传输系统,例如现场总线系统,诸如FOUNDATION FIELDBUS、PROFIBUS,和/或借助无线电无线地可以交换测量和/或其它的运行数据,诸如当前的测量值、系统诊断值、系统状态消息或用作对测量系统的控制的调整值。此外,测量和运行电子器件ME可以如下这样地设计,即,使其可以由外部电源例如也经由前述的现场总线系统来供电。为此,测量和运行电子器件ME例如具有这种用于提供内部电源电压UN的内部电源电路NRG,其在运行中经由上述的现场总线系统被设置在上述的数据处理系统中的外部电源供电。在此,测量系统例如可以构造为所谓的四线仪器,其中,测量仪电子器件ME的内部电源电路借助第一对线路与外部的电源连接,并且测量和运行电子器件ME的内部的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输系统连接。然而,测量和运行电子器件还可以也如下这样地设计,即,如尤其是在开头提及的US-A 2006/0161359中示出地借助例如被配置成4mA至20mA电流环路能够将两线连接部与外部的电子数据处理系统电连接,并且经此供应电能,以及能够向数据处理系统传输测量值,必要时在使用哈特通信多站(HART Multidrop)的情况下进行。对于设置有用于耦接到现场总线或其他的电子通讯系统的测量系统的典型的情况来说,例如也在现场和/或凭借通讯系统来可(重新)编程的测量和运行电子器件ME还可以具有相应的(例如符合相关行业标准之一,例诸如IEC 61158/IEC 61784的)用于数据通讯的通讯接口COM,其例如用于发送测量和/或运行数据,因此是将代表各自的测量变量的测量值发送到已述的可编程的控制部(SPS)或上位的过程控制系统,并且/或者其用于接收用于测量系统的调整数据。转换器设备与测量和运行电子器件的电联接可以借助相应的联接线路来实现,这些联系线路从电子器件壳体200例如凭借线缆穿引部引导到转换器壳体100中,并且至少区段式地也在转换器壳体100内部进行布线。在此,联接线路可以构造为至少部分地被电绝缘部包覆的导线,例如形式为“双绞线(Twisted-pair)”线缆、扁平带状线缆和/或同轴线缆。替选或补充地,联接线路可以至少区段式地也借助例如柔性的或部分刚性的和部分柔性的、必要时还被上漆的电路板的导体迹线来形成,为此也参考开头所提到的US-A 2001/0037690或WO-A 96/07081。
为了激发和维持第一和第二管件11、12的围绕分别所属的静态的息止位置的机械振荡(尤其是也就是其中每个管件的围绕其各自的第一端部与其各自的第二端部分别虚拟地连接的假想的第一或第二振荡轴线的机械振荡或上述的有效振荡),变换器设备还具有借助至少一个例如电动的振荡激励器41形成的机电的激励组件E。此外,转换器设备还包括借助至少一个例如电动的和/或相对振荡激励器类型相同的第一振荡传感器51形成的被用于检测其中至少一个管件11、12的例如入口侧的和/或出口侧的机械振荡的传感器组件S。此外,根据本发明的另外的设计方案,测量和运行电子器件ME被设立成用于,为了激发管件的机械振荡而生成对激励组件E、例如也就是其至少一个振荡激励器41进行驱动的振荡信号(e),并且激励组件E被设立成用于,以被此激励信号e驱控的方式激发或维持至少两个管件11、12的机械振荡,例如也就是正好相反的振荡。根据本发明的另外的设计方案,转换器设备的传感器组件S还被设立成用于,提供至少一个代表其中至少一个管件的机械振荡的(第一)振荡信号s1。此外,测量和运行电子器件ME根据本发明的另外的设计方案被设立成用于,在使用振荡信号s1的情况下重复生成代表管件11和/或管件12的机械振荡的频率的频率测量值Xf;这特别是以如下方式实现,即,结合振荡信号获知有效频率,也就是有效振荡的与所要测量的测量变量相关的振荡频率,并且频率测量值Xf代表此有效频率。作为有效频率(如在所讨论的类型的振动式的转换器设备中相当常见地)可以选择分别存在于引导流体的管件中的共振频率,例如也就是管件的弯曲振荡基本模式的共振频率。此外,测量和运行电子器件ME根据本发明的另外的设计方案被设立成用于,在至少是使用频率测量值的情况下生成至少一个测量值Xx。此借助频率测量值Xf生成的测量值Xx可以例如是代表流体的密度ρ的密度测量值(Xρ→Xx)。
尤其对于转换器设备或由此形成的测量系统被设置成用于测量流动的流体的质量流率m的上述情况,变换器设备的传感器组件S还可以被设立成用于,提供至少一个代表其中至少一个管件的机械振荡的第二振荡信号s2,尤指使得振荡信号s1和此振荡信号s2之间出现与流过管件11和/或管件12的流体的质量流率相关的相位差。因此,测量和运行电子器件ME根据本发明的另外的设计方案还被设立成用于,在使用振荡信号s1和振荡信号s2的情况下生成质量流量测量值Xm,也就是流过管件11和/或者管件12的流体的质量流率m的测量值(Xx→Xm)。为此(如也在图2中指明地)还可以在测量和运行电子器件ME中设置有相应的、也就是被用于驱控转换器设备MW的、必要时也与上述测量和评估电路μC电连接的驱动电路Exc,其被设立成用于,为必要时设置在转换器设备中的振荡激励器提供至少一个电驱动信号e1。此外,测量和运行电子器件ME可以为此也如下这样地构造,即,使其在电路结构方面相应于由开头提及的现有技术,如例如US-B 63 11 136所公知的测量和运行电子器件,或者例如也相应于来自申请人的测量变换器,例如以名称“PROMASS 83F”提供的科里奥利质量流量/密度测量仪。为了生成上述的振荡信号s2,转换器设备或由此形成的测量系统还可以包括例如电动的或相对振荡传感器51结构相同的第二振荡传感器52,其被设置或设立成用于,例如检测其中至少一个管件11、12的出口侧的机械振荡。如此借助两个振荡传感器51、52形成的振荡传感器组件可以(如在所讨论的类型的振动式的转换器设备中相当常见地)例如也关于至少一个虚拟切割转换器设备的假想的对称轴线、例如也就是关于平行于管件11的惯性主轴线和管件12的惯性主轴线的对称轴线镜像对称。
如已述,在所讨论的类型的转换器设备或由此形成的振动式的测量系统中,对于运行、尤其是也对于精确获知针对液体的密度或粘度的的测量值来说是重要的(辅助)测量变量尤其也可以是转换设备温度,其适用于表征转换器设备的热力学的状态或者表征其对测量对于至少一个材料或流动参数是关键的变换器设备的振荡特性的影响(目标温度),例如也就是为了借助测量和运行电子器件ME有效频率与转换器设备内部的随空间和/或随时间变化的温度分布的相关性(例如这是因为管件11或管件12的器壁的各自的材料的弹性模量的温度相关性或者管件的各自的空间规格的温度相关性)在测量技术上至少近似地进行补偿。此外,测量流体温度
Figure BDA0001939242030000261
也可以是另外的在各自的测量系统运行时有规律地所要获知的目标温度。
此外,(如图2、图3a、图3b或图4中示出的那样)为了检测存在于转换器设备内部的测量部位温度,并为了将该测量部位温度转变成各自的温度测量信号,根据本发明的转换器设备还包括机械的地、而且导热地与第一管件的器壁耦接的第一温度传感器71以及机械地、而且导热地与第二管件的器壁耦接的第二温度传感器72。这些温度传感器71、72还与测量和运行电子器件ME电连接,例如分别通过上述电联接线路中的两个进行。温度传感器71(如从图2或图3a分别显而易见地)与距离第一管件11的第二端部11b相比,距离此第一管件11的第一端部11a更近地定位,而温度传感器72(如同样从图2或图3a分别显而易见地)与距离管件12的第一端部12a相比,距离此管件12的第二端部12b更近地定位。此外,温度传感器71被设置或设立成用于,检测第一测量部位温度
Figure BDA0001939242030000271
也就是在借助此温度传感器71形成的第一温度测量部位上的温度,并且转换成第一温度测量信号θ1,也就是代表第一测量部位温度
Figure BDA0001939242030000272
的第一电测量信号,而温度传感器72被设置或设立成用于,检测第二测量部位温度
Figure BDA0001939242030000273
也就是在借助此温度传感器72形成的第二温度测量部位上的温度,并且转换成第二温度测量信号θ2,也就是代表第二测量部位温度
Figure BDA0001939242030000274
的第二电测量信号。温度测量信号θ1、θ2中的每个都例如可以如下这样地构成,即,使其具有与各自的测量部位温度
Figure BDA0001939242030000275
Figure BDA0001939242030000276
相关的信号电压和/或与此测量部位温度相关的信号电流。
根据本发明的另外的设计方案,温度传感器71(如也在图2中指明地)距离管件11的端部11a比温度传感器72距离管件12的端部12a更近地定位,或者反过来地,温度传感器72距离12管件的端部12b比温度传感器71距离管件11的端部11b更近地定位;更确切地说这以如下方式实现,即,温度传感器71距离管件11的端部11a与温度传感器72距离管件12的端部12b一样远地定位,并且/或者温度传感器71距离管件11的端部11b与温度传感器72距离管件12的端部12a一样远地定位。替选或补充地,温度传感器71例如也可以距离管件的中部与温度传感器72距离管件12的中部一样远地定位。此外,两个温度传感器71、72也还可以如下这样地被定位,即,使温度传感器71和温度传感器72(也如图4中所指明地,或将图2和4合起来而显而易见地)关于例如转换器设备的与转换器设备的主流动方向相一致的假想的纵轴线L有方位角地(例如也就是在到具有此纵轴线L作为面法线的假想的横截面上的投影中)相对彼此正好相反地对置。更确切地说,两个温度传感器71、72也还被如下这样地定位或布置,即,借助这些温度传感器71、72形成的转换器设备的温度传感器组件关于至少一个虚拟地将转换器设备分割的假想的对称轴线、例如也就是与管件11的惯性主轴线和管件12的惯性主轴线平行的假想的对称轴线是轴线对称的。对于传感器组件S借助上述两个振荡传感器51、52形成的上述的情况,温度传感器71可以(如也在图2中指明的那样)例如距离振荡传感器51与第二温度传感器72距离振荡传感器52一样远地定位。
根据本发明的另外的设计方案,温度传感器71与管件11的器壁且温度传感器72与管件12的器壁以相同方式导热耦接;这例如也使得与从管件11的器壁向温度传感器71并进一步向包围此温度传感器71的氛围流动的热流抵抗作用的热阻同与从管件12的器壁向温度传感器72并进一步向包围此温度传感器72的氛围流动的热流抵抗作用的热阻大小相同。此外设置的是,温度传感器71与管件11的器壁且温度传感器与管件12的器壁以相同方式机械耦接。
根据本发明的另外的设计方案,(如也在图2中被示意性地示出地)温度传感器71借助布置在中间空间100‘中的第一温度探测器711以及借助将此温度探测器711与管件11的器壁导热地耦接的第一耦接体712形成。与之类似地,温度传感器72可以借助同样地布置在中间空间100‘中的(例如也与上述温度探测器711结构相同的)第二温度探测器721以及借助将此温度探测器721与管件12的器壁导热耦接的(例如也与上述耦接体712结构相同的)第二耦接体722形成。两个(执行将所要检测的(测量部位)温度实际转换成各自的测量信号的)温度探测器711、721中的每个都例如可以分别借助铂测量电阻、热敏电阻或热电偶来形成。此外,温度探测器711、721中的每个都可以借助合适的材料锁合的连接,例如也就是粘接或钎焊连接或熔焊连接和/或通过嵌入到各自的耦接体712或722中与分别所属的耦接体712或722连接。
为了实现管件的器壁与温度传感器71之间的机械固定的且稳定的而且能很好导热的连接,该温度传感器根据本发明的另外的设计方案材料锁合地、例如也就是粘附地借助钎焊或熔焊连接地与管件11的器壁的周侧面11#连接。为了在管件11与温度传感器71之间建立这种材料锁合的连接,例如可以使用导热粘合剂,因此是基于环氧树脂或基于硅树脂的塑料,例如也就是有机硅弹性体或1个或2个组分的硅橡胶,诸如尤其来自公司DELOIndustrie Klebstoffe GmbH&Co KGaA,86949Windach,德国,名称为
Figure BDA0001939242030000291
所销售的。此外,为了实现尽可能好的热传导,用于连接温度传感器71和管件11的塑料也可以与金属氧化物颗粒交联。此外,还可行的是,上述的耦接体712本身(部分或完全地)由塑料制成,例如以如下方式实现,即,将作为耦接体712的放置在温度传感器711与器壁之间的或与器壁的周侧面11#和温度传感器711接触的、必要时也是整体的塑料模制件或整个耦接体712由(例如一层或多层地施布到管件11的器壁上的、因此也是管件11的器壁与第一温度传感器711之间的塑料构成。此外,温度传感器72也可以同样材料锁合地与管件12的器壁的周侧面12#例如也就是粘附地或借助钎焊或熔焊连接地连接起来。为此,耦接体722根据本发明的另外的设计方案至少部分地例如也主要由金属构成,因此耦接体722可以由热导率λ2大于10W/(m·K)的材料和/或比热容cp722小于1000J/(kg·K)的材料制成,例如也就是由与耦接体712相同的材料制成。此外,两个上述耦接体712、722通过相应地选出分别实际上用于对其进行分别制造的材料如下这样地更容易地构成,即,第二耦接体722的材料的热导率λ722等于耦接体712的材料的热导率λ712,并且/或者耦接体cp722的材料的热容量cp722等于第一耦接体712的材料的热容量cp712。
根据本发明的其他的设计方案,温度传感器72的第二耦接体722至少部分地由塑料构造,或者借助相应地被放置在温度探测器721与管件12的器壁之间的塑料体形成。替选或补充地,根据本发明的另外的设计方案设置的是,不仅温度传感器71的耦接体721(也如在图5a中指明地)借助被放置在管件11的器壁与温度探测器721之间的由金属或金属合金、例如钢构成的盘形成,而且温度传感器72的耦接体722(也如在图5b中指明地)借助这种被放置在管件12的器壁与温度探测器721之间的由金属或金属合金、例如钢构成的盘形成。上述两个盘的每一个都可以构造为具有与各自的管件的器壁的周侧面相匹配的贯通开口的(例如基本上呈环形的或如在图5a或5b中分别示出地基本上呈矩形的)盘构成,它们被拧接到各自的管件上,使得该盘围嵌此管件11或12,或者使贯通开口的朝向各自的管件的器壁的周侧面的内部面至少部分地接触此周侧面11#或12#。两个上述盘中的每个例如都可以分别用作温度传感器71或72的耦接体712或722或其一部分,而且被用作强迫至少两个管件发生机械振荡的节点板的入口或出口侧的振荡节点,或例如也用作所提到的振荡传感器51或必要时被同样设置的振荡传感器52的支架。
如在图4中分别示意性示出的那样,两个温度传感器中的每个都通过如下方式与各自的管件热耦接,即,温度传感器71的耦接体712与管件11的器壁的周侧面11#在形成第二类型的第一边界面II21,也就是两个固相之间的边界面的情况下接触,以及温度传感器72的耦接体722与管件12的器壁的周侧面12#在形成第二类型的第二边界面II22的情况下接触。在此,两个边界面II21、II22分别具有受到各自的耦接体712或722的具体的结构形式所限制的、因此被预设的表面积。与之相应地,因此,(如在图7中结合针对借助多个分散的热阻的电阻网络的等效电路图简化地示出)第一热阻R1(R1=ΔT1/Q1)与由存在于第二类型的边界面II21与第一温度测量部位之间的温度差ΔT1所造成的、而且整体上穿透过此边界面II21的并进一步流向第一温度测量部位的热流Q1抵抗作用,并且因此,与第二温度测量部位导热连接的(在此同样尤其通过热传导来确定的)第二热阻R2(R2=ΔT2/Q2)与由存在于第二类型的边界面II22与第二温度测量部位之间的温度差ΔT2所造成的、而且整体上穿透过此边界面II22的并进一步流向第二温度测量部位的热流Q2抵抗作用。为了尽可能好地实现将温度传感器71和温度传感器72耦接到各自所属的管件11或12的器壁上,热阻R1和R2中的每个或其中每个温度传感器71、72根据本发明的另外的设计方案被如下这样地确定规格,即,使热阻R1和R2中的每一个都小于1000K/W,例如也就是小于25K/W。根据本发明的另外的设计方案,上述两个热阻R1、R2的规格还被确定为使得整体上满足条件R1=R2,这两个热阻R1、R2被设定成大小相等。
根据本发明的测量系统的测量和运行电子器件ME还被设立成用于,在使用温度测量信号θ1和温度测量信号θ2的情况下(重复地)生成转换器温度测量值XΘ,其代表转换器设备温度
Figure BDA0001939242030000311
该转换器设备温度与测量部位温度
Figure BDA0001939242030000312
和测量部位温度
Figure BDA0001939242030000313
有偏差,使得此转换器温度测量值XΘ的数值大于测量部位温度
Figure BDA0001939242030000314
的数值,而且小于测量部位温度
Figure BDA0001939242030000315
的数值;更确切地说这方面以如下方式实现,即,转换器温度测量值XΘ相当于测量部位温度
Figure BDA0001939242030000316
的经加权的中数
Figure BDA0001939242030000317
转换器温度测量值XΘ的计算例如可以以如下方式进行,即,首先借助结合温度测量信号θ1生成代表测量部位温度
Figure BDA0001939242030000318
的第一测量部位温度X1,并且结合温度测量信号θ2生成代表测量部位温度
Figure BDA0001939242030000319
的第二测量部位温度X2,并且此转换器温度测量值根据与测量部位温度测量值X1、X2相关的以及与事先获知的并且被存储在测量和运行电子器件ME中的数值上的固定值α、β相关的计算规则来获知:
XΘ=α·Xθ1+β·Xθ2或者 (1)
Figure BDA0001939242030000321
在使用仅两个基于温度测量信号所获知测量部位温度测量值的情况下,包含在上述条件中的固定值α、β以有利的方式也被如下这样地选择,即,使它们满足条件α+β=1的条件;这特别是以如下方式来实现,即满足条件α=β=0.5,因此测量部位温度
Figure BDA0001939242030000322
分别乘以相同的权重载入到测量结果中,或者转换器温度测量值XΘ相当于测量部位温度
Figure BDA0001939242030000323
的算术平均值
Figure BDA0001939242030000324
对于所提到的两个管件11、12和两个温度传感器71、72结构相同并且转换器设备的温度传感器组件的结构关于上述假想的对称轴线使轴线对称的情况,转换器温度测量值XΘ与之相应地由管件11的中部内的管壁温度和管件12的中部内的管壁温度构成的算数平均值得到,并且/或者代表平均的管壁温度,该平均的管壁温度至少近似作为由管件11的平均的管壁温度
Figure BDA0001939242030000325
和管件12的平均的管壁温度
Figure BDA0001939242030000326
构成的算术平均值
Figure BDA0001939242030000327
得到。但是如果需要的话,固定值α、β为此在修改前述条件α=β=0.5的情况下也可以如下这样地被限定(例如也就是结合相应的在转换器设备上的校准测量进行微调),即,使由此最后所获知的转换器温度测量值至少实际上要比在使用α=β=0.5的此情况下更准确地相当于此平均的管壁温度。
根据本发明的另外的设计方案,测量和运行电子器件ME还被设立成用于,在使用借助转换器设备生成的第一温度测量信号θ1和至少借助转换器设备生成的第二温度测量信号θ2的情况下生成至少一个测量值Xx(例如也就是上述的密度测量值Xρ和/或上述的质量流量测量值Xm)。更确切地说,测量和运行电子器件ME同样还被设立成用于,在使用转换器温度-温度测量值和频率测量值Xf的情况下生成代表密度测量值,也就是流体的密度ρ的测量值和/或粘度测量值,也就是代表流体的粘度η的测量值。
对于测量系统还被设置成用于测量测量流体温度
Figure BDA0001939242030000328
的其他所提到的情况,测量和运行电子器件ME还被设立成用于,基于两个温度测量信号θ1、θ2附带地也获知测量流体温度测量值XΘ,FL,其代表此测量流体温度
Figure BDA0001939242030000331
测量流体温度测量值XΘ,FL可以例如以非常简单的方式在使用相对于上述的计算规则(1)、(2)之一仅补充了一个例如被固定预设的系数KFL的计算规则的情况下被获知。
XΘ,FL=α·Xθ1+β·Xθ2+KFL (3)
或者
Figure BDA0001939242030000332
其中,此系数KFL代表所测得的转换器温度
Figure BDA0001939242030000333
与同时出现的测量流体温度
Figure BDA0001939242030000334
之间的温度差,尤其是代表在转换器设备处于热平衡时的总是被稳定调整的因此可事先确定的温度差。
如在开头提及的US-A 2011/0113896中已所论述地,在具有平行的流动路径的转换器设备中尤其存在如下特别的风险,即,形成流动路径的其中一个管件在运行的过程中会部分或完全发生堵塞,因此具有了相对于初始的流动阻力发生变化了的流动阻力,而其中至少一个另外的管件很大程度上却仍是完好的并且一如既往地被流体穿流,因此本身具有与前述流动阻力有偏差的流动阻力。流动阻力的此变化例如可能是由被卡在其中一个管件中的固体微粒或形成在各自的管件的管器壁上的污垢所造成。尽管可以根据US-A 2011/0113896或WO-A 2009/134268例如也结合测量部位温度地执行涉及这种对转换器装置的功效性的不利影响的诊断,这些测量部位温度在各自的转换器设备或由此形成的测量系统在运行中在不同的在各自的管件上建立的温度测量部位上被检测到。例如,可以结合这些测量部位温度之间的过度的偏差来探测其中一个管件的流动阻力的可能的变化。但令人惊讶地进一步的研究还得到的是,在使用上述的温度传感器组件的情况下也可以可靠地实现这种探测。与之相应地,测量和运行电子器件ME根据本发明的另外的设计方案还被设立成用于,在使用温度测量信号θ1和温度测量信号θ2的情况下生成温度偏差测量值,其代表测量部位温度
Figure BDA0001939242030000341
与测量部位温度
Figure BDA0001939242030000342
之间的绝对的或相对的偏差。此外,测量和运行电子器件ME也还被设立成用于,在使用此温度偏差测量值XΔθ的情况下监控转换器设备的功效性,也就是管件11的功效性和/或管件12的功效性,或者必要时进行诊断转换器设备是否具有相对于初始的流动阻力变化了的流动阻力,即转换器设备的其中至少一个管件是否具有相对于初始的流动阻力变化了的流动阻力,并且/或者管件11是否具有与管件12的流动阻力有偏差的流动阻力。例如,测量和运行电子器件ME也可以被设立成用于,在使用温度偏差测量值XΔθ的情况下生成警报,其将转换器设备的仅还有限的功效性以信号形式发出,例如这由于流动阻力发生前述变化所导致。
根据本发明的另外的设计方案,测量和运行电子器件ME还被设立成用于,在使用温度测量信号θ1、但不使用温度测量信号θ2的情况下或者在使用温度测量信号θ2,但不使用温度测量信号θ1的情况下生成辅助温度测量值XΘ,MW*,其至少近似代表转换器设备温度。由此例如即使对于两个温度传感器71、72中正好一个出现故障并且/或者与测量和运行电子器件ME例如由于上述的联接线路断裂而分开的情况但仍然可以获知用于转换装置温度的测量值,并作为替代地取代了转换器温度测量值XΘ,MW被输出。此外,测量和运行电子器件ME还可以被设立成用于,在使用温度测量信号θ1、但不使用温度测量信号θ2的情况下或者在使用温度测量信号θ2,但不使用温度测量信号θ1的情况下生成(另外的)辅助温度测量值XΘ,FL*,其至少近似代表测量流体温度,以及此辅助温度测量值XΘ,FL*作为替代地取代了测量流体温度测量值XΘ,FL被输出。替选或补充地,测量和运行电子器件ME还可以被设立成用于,由测量和运行电子器件ME探测到其中一个温度传感器71、72发生上述的故障或者其中一个温度传感器71、72发生上述的分开,并必要时例如以维护消息的形式进行报告。
此外令人惊讶地还表明的是,一方面为了计算测量值Xx、尤其也就是也针对上述的测量值Xx代表流体FL1的密度或粘度的测量值的情况,以及为了计算测量流体温度测量值,常常已经可以用两个温度测量信号θ1、θ2来分别实现令人满意的测量精度。然而,另一方面与在所提及的WO-A 2009/134268中示出的测量系统相比,上述的对关于转换器设备的功效性进行的监控或诊断例如也可以用这两个温度测量信号θ1、θ2毫无问题地提供可靠的结果。与之相应地,为了降低转换器设备和测量和运行电子器件ME的成本设置的是,转换器设备MW除了温度传感器71之外不具有与管件11的器壁接触的另外的温度传感器。替选或补充地,还设置的是,转换器设备MW除了温度传感器72之外不具有与管件12的器壁接触的另外的温度传感器。
为了降低用于转换器设备的温度传感器与测量和运行电子器件ME电连接的花费,或者为了能够实现测量和运行电子器件ME与此温度传感器的简单的布线,测量和运行电子器件ME(如也在图6地)根据本发明的另外的设计方案具有带至少两个信号输入端和至少一个信号输出端的多路复用器以及例如具有大于16Bit的标称的分辨率的和/或以大于1000s-的扫描率来计时的具有至少一个信号输入端和至少一个信号输出端的模数转换器ADC。此多路复用器MUX特别是被设立成用于,有选择地、例如循环地将其信号输入端中的一个接通到信号输出端上,使得被施加在分别被接通的信号输入端上的信号转引到信号输出端上,而模数转换器ADC被设立成用于,将施加在此信号输入端上的具有(例如大于1000s-的)扫描率fA并且具有(例如大于16Bit的)数字的分辨率N的模拟的输入信号转化成代表此输入信号的数字的输出信号,并且在信号输出端上提供。如图6也指明地,多路复用器的至少一个信号输出端和模数转换器的至少一个信号输入端彼此电耦接,并且温度传感器71和温度传感器72分别与多路复用器MUX电连接,使得温度测量信号θ1被施加在多路复用器MUX的第一信号输入端上,而温度测量信号θ2被施加在多路复用器MUX的第二信号输入端上。结果是,模数转换器的输出信号在运行中暂时正好代表两个温度测量信号θ1、θ2中的一个。此外,测量和运行电子器件ME还可以被设立成用于,在使用此代表两个温度测量信号θ1、θ2中的一个的模数转换器的输出信号的情况下生成转换器温度测量值。
为了实现其中每个温度传感器71、72(如也基于在图8中所示的等效电路图的(静态)计算模型所呈现的那样)分别仅具有相对较小的、因此可忽略不计的热惯性,或者两个测量部位温度
Figure BDA0001939242030000361
中的每个分别可以迅速跟随分别是第一管壁温度
Figure BDA0001939242030000362
也就是被管件11的器壁呈现的局部温度可能的改变,或是第二管壁温度
Figure BDA0001939242030000363
也就是被管件12的器壁呈现的局部温度可能的改变,或反过来两个测量部位温度中的每个并不或最多仅以较小程度与各自的管壁温度
Figure BDA0001939242030000364
Figure BDA0001939242030000365
的变化速度相关,也就是与各自的管壁温度随时间变化的速度相关,根据本发明的设计方案还设置的是,耦接体712和722中的每个分别如下这样地构造,即,耦接体712和耦接体722在结果中分别存在固有小于2000J/K的热容量C1或C2;这以有利的方式地还是如下这样的,即,第一耦接体712的热容量C1和第二耦接体722的热容量C2满足条件
Figure BDA0001939242030000366
并且/或者至少是耦接体712的热容量小于200J/(kg·K),但尽可能也小于100J/(kg·K)。基于对于所讨论的类型的温度传感器来说是典型所力求的紧凑的结构以及典型的使用的、也就是可良好导热的材料,在热阻和各自的温度传感器的热容量之间也存在有紧密的关系,使得各自的热容量(因此也是上述的热容量C1或C2)随着所选择的各自的热阻越低则被构造得就越低。与之相应地,通过对热阻R1、R2的规格确定,使得耦接体712和722可以以上述的方式因此同时也实现其中每个温度传感器71、72分别也仅具相关于各自的管壁温度
Figure BDA0001939242030000367
的相对较小的热惯性,或者两个测量部位温度
Figure BDA0001939242030000368
(如所力求地)分别能够迅速地跟随各自的管壁温度的可能的变化,或者反过来地,两个测量部位温度
Figure BDA0001939242030000369
中的每个并不或者仅以较小的程度与管壁温度的变化速度,也就是使各自的管壁温度随时间变化的速度相关。
转换器壳体100的器壁的内部面100+与管件11或管件12的器壁的周侧面11#、12#之间形成的中间空间100‘(如在所讨论的类型的振动式的转换器设备中相当常见地并如在图4中被分别借助点状阴影线指明地)还被填充有例如具有小于1W/(m·K)的热导率λF的流体FL2目的在于形成包覆管件11、12的流体体积。保持在中间空间100‘中的流体FL2或如此形成的流体体积具有以下被称为管件环境温度
Figure BDA0001939242030000371
的、必要时也随时间变化的流体温度,其至少暂时与测量流体温度
Figure BDA0001939242030000372
偏差了大于1K(开尔文),尤其是暂时偏差了大于5K。因此,根据本发明的另外的设计方案,转换器壳体和管件被设立成用于,保持住中间空间100‘中的流体FL2,使得管件11的器壁的朝向中间空间100‘的周侧面11#在形成第一类型的第二边界面II12的情况下与预先保持在中间空间中的流体FL2接触,因此管件与在中间空间100‘中形成的流体体积热耦接。例如可以将空气或如氮气的惰性气体或尤其也就是氦气的惰性气体用作流体FL2。其结果是,温度传感器71的朝向中间空间100‘的外表面在形成第一类型的第三边界面II13(流体相和固相之间的边界面)的情况下以及温度传感器72的同样朝向中间空间100‘的外表面在形成第一类型的第四边界面II14的情况下与保持在中间空间100‘中的流体FL2接触,或者温度传感器71和温度传感器72与形成在中间空间100‘中的流体体积热耦接,使得(如也在图4中示意性示出)与由存在于第一类型的边界面II13与第一温度测量部位之间的温度差ΔT3所造成的、也就是整体上从第一温度测量部位流向边界面II13的、而且整体上穿透过此边界面II13的热流Q3抵抗作用有与第一温度测量部位导热连接的(在此也就是通过导热以及在边界面II13上出现的热流动(对流)确定的)第三热阻R3(R3=ΔT3/Q3),并且与由存在于第一类型的边界面II14与第二温度测量部位之间的温度差ΔT4所造成的、也就是整体上从第二温度测量部位流向边界面II14的、而且整体上穿透过此边界面II14的热流Q4抵抗作用有与第二温度测量部位导热连接的(在此同样通过导热以及在边界面II14上出现的热流动确定的)第四热阻R4(R4=ΔT4/Q4)。热阻R3和R4中的每一个的规格都以有利的方式被确定为使其小于20000K/W,尤其小于10000K/W。为了使温度传感器71或温度传感器72与形成在中间空间100‘中的流体体积的热耦接相比与各自的管件11、12的热耦接要弱地实现,尤其也为了实现以此分别所测得的测量部位温度
Figure BDA0001939242030000381
Figure BDA0001939242030000382
尽可能不受管件环境温度
Figure BDA0001939242030000383
的(必要时也在空间上掉落的)快速的随时间的变化的影响,或者使得温度传感器71、72关于管件周围温度
Figure BDA0001939242030000384
尽可能具有要比关于管壁温度
Figure BDA0001939242030000385
更大的热惯性,温度传感器71或温度传感器72根据本发明的另外的设计方案还被如下这样地构造,即,使热阻R3或热阻R4大于500K/W,尤其是大于5000K/W。根据本发明的另外的设计方案,上述两个热阻R3、R4的规格还被确定为使得整体上满足条件R3=R4,也就是两个热阻R3、R4被设立成大小相等。
为了一方面也能够以尽可能简单的方式事先确定热阻R3,另一方面也将此热阻R3如下这样地构造,即,使其一个批次或一系列之内的各自的在工业上制造的所讨论的类型的转换器设备的一个转换器设备相对一个转换器设备的各自的样品也具有尽可能小的变动,因此就是转换器设备整体上要可很好地再现,温度传感器71还可以具有使其温度探测器711与在中间空间中形成的流体体积热耦接的第三耦接体,其在形成第一类型的第三边界面II13的情况下接触此流体体积。此耦接体可以至少部分地、尤其也就是主要或完全地由金属构成,其具有大于保持在中间空间中的流体FL2的热导率λF和/或大于0.1W/(m·K)的热导率,其具有小于保持在中间空间中的流体FL2的比热容cpF和/或小于2000J/(kg·K)的比热容。以有利的方式,上述耦接体的材料可以与预先保持在中间空间中的流体FL2相协调地也被如下这样地选择,即,此材料的热导率与保持在中间空间中的流体FL2的导热率λF的比大于0.2,并且/或者此材料得到比热容与保持在中间空间中的流体FL2的热容量cpF的比小于1.5。耦接体可以(例如也完全地)借助施布在温度传感器71的温度探测器711上的、例如也与金属氧化物颗粒交联的塑料,诸如环氧树脂或硅树脂形成。替选或补充地,此耦接体可以必要时也完全地借助施布在温度探测器711上的织物带,例如玻璃纤维织物带、或也借助施布在温度探测器711上的金属板材,诸如由不锈钢构成的金属板条形成。以相同的方式,温度传感器72也可以借助另外、也就是将其温度探测器721与形成在中间空间中的流体体积热耦接的第四耦接体形成,其在形成第一类型的第四边界面II14的情况下接触在中间空间100‘中形成的流体体积。该耦接体可以以有利的方式还与温度传感器71的将温度探测器711热耦接到在中间空间100‘中形成的流体体积的耦接体结构相同地构造。以相应的方式,在管件11内部,也就是在此管件的器壁的朝向其内腔的、因此是与在空腔中引导的流体FL1接触的内部面11+上形成有第一类型的第五边界面,以及在管件12内部,也就是在此管件12的器壁的朝向其内腔的、因此是与在空腔中引导的流体FL1接触的内部面12+上形成有第一类型的第六边界面,由此其结果是,管件11的管壁温度
Figure BDA0001939242030000392
或管件12的管壁温度
Figure BDA0001939242030000393
也分别由当前的处于各自的管件11、12的空腔中的流体FL1的测量流体温度
Figure BDA0001939242030000394
参与确定。
上述热阻R1、R2、R3和R4中的每个(如已述)分别被决定性地或完全地通过材料特性值,如例如热导率λ以及管件的各自的耦接体或器壁的规格,如各自的耦接体的对于分别流过的热流各自有效的长度Lth以及各自的耦接体的对于此热流是各自有效的横截面积的表面积Ath,例如也就是各自的边界面II21、II22的表面积,并且/或者通过相应的管件11或12的器壁的或预先保持在中间空间100‘中的流体FL2的相应的材料特性值,因此是已经独自通过事先至少近似已知的、但经过了较长的运行时间段基本上没有变化的参数来限定。因此,其中每个热阻R1、R2、R3、R4都可以借助此参数(λ、Ath、Lth)被事先足够准确地确定,例如通过实验性的测量和/或通过计算来确定。例如也就是可以基于以下已知的关系:
Figure BDA0001939242030000391
对参与确定热阻R1或R2(也就是代表基于导热过程所引起的温度降所造成的热流)的导热阻抗进行量化,例如也以单位K/W(每瓦开尔文)计算。在知道了材料的被分别实际用于制造温度传感器的材料特性值以及上述的、借助温度传感器形成的边界面II13、II14、II21、II22的情况下,使得分别参与确定热阻R1、R2、R3、R4的传热阻抗被足够准确地确认或被足够准确事先获知。替选或补充地,热阻R1、R2、R3、R4或相应的热阻比可以例如也借助在各自的转换器设备上执行的校准测量来实验获知。
为了一方面提供具有相对于管件11的管壁温度随时间的变化尽可能低的热惯性的温度传感器71,另一方面即使在结构形式尽可能紧凑的情况下也仍实现温度传感器71与管件的器壁的尽可能好的热耦接,耦接体712根据本发明的另外的设计方案至少部分地(例如也是主要或完全地)由其热导率λ712大于保持在中间空间内的流体FL2的热导率λF和/或大于1W/(m·K)的材料,例如也就是导热粘合剂制成。以有利的方式,耦接体712的材料在此还被如下这样地选择,即,耦接体712的此材料的热导率λ712相比保持在中间空间内的流体FL2的热导率λF大于2,并且/或者耦接体712的此材料的比热容cp712相比保持在中间空间内的流体FL2的比热容cpF小于1.5,尤其使得比热容cp712小于预先保持在中间空间的流体的比热容cpF。此外,温度传感器72的耦接体722也可以至少部分地(或完全地)由与温度传感器71的耦接体712相同的材料制成,以便提供温度传感器72的相对管件12的管壁温度随时间的变化同样较小的热惯性,并且以便实现温度传感器72与管件12的器壁的同样良好的热耦接。根据本发明的另外的设计方案还设置的是,第一温度传感器和第二温度传感器结构相同,也就是为此所分别使用的温度传感器和耦接体以及前述部件彼此之间的或与分别所属的管件和预先保持在中间空间中的流体的热耦接基本上是相等的。

Claims (106)

1.测量系统,所述测量系统包括:
-测量和运行电子器件(ME);
-入口侧的第一分流器(201)和出口侧的第二分流器(202);
-以及与此测量和运行电子器件(ME)电耦接的转换器设备,
-其中,所述转换器设备(MW)包括:
--具有被器壁包覆的空腔(11‘)的、从入口侧的第一端部(11a)延伸直到出口侧的第二端部(11b)的第一管件(11),所述第一管件被设立成用于被流体从入口侧的第一端部起朝出口侧的第二端部的方向穿流,并且在此期间发生振动,
--具有被器壁包覆的空腔(12‘)的、从入口侧的第一端部(12a)延伸直到出口侧的第二端部(12b)的并且/或者与所述第一管件(11)结构相同的、并且/或者相对所述第一管件(11)平行布置的第二管件(12),所述第二管件被设立成用于被流体从入口侧的第一端部起朝出口侧的第二端部的方向穿流,并且在此期间发生振动,
--借助至少一个振荡激励器(41)形成的机电激励器组件,所述激励器组件用于激发并维持所述第一管件以及所述第二管件的围绕分别所属的静态的息止位置的机械振荡,
--借助至少一个第一振荡传感器(51)形成的传感器组件(S),所述传感器组件用于检测其中至少一个管件(11、12)的机械振荡,
--与所述第一管件的器壁机械地、而且导热地耦接的第一温度传感器(71),
---所述第一温度传感器与距离所述第一管件(11)的第二端部(11b)相比,距离此第一管件(11)的第一端部(11a)更近地定位,
---并且所述第一温度传感器被设立成用于检测第一测量部位温度
Figure FDA0003541464840000011
也就是所述第一管件的在借助此温度传感器(71)形成的第一温度测量部位上的器壁的温度,并且将其转换成第一温度测量信号(θ1),也就是代表所述第一测量部位温度
Figure FDA0003541464840000012
的第一电测量信号,
--以及与所述第二管件的器壁机械地、而且导热地耦接的第二温度传感器(72),
---所述第二温度传感器与距离所述第二管件(12)的第一端部(12a)相比,距离此第二管件(12)的第二端部(12b)更近地定位,
---并且所述第二温度传感器被设立成用于检测第二测量部位温度
Figure FDA0003541464840000021
也就是所述第二管件的在借助此温度传感器(72)形成的第二温度测量部位上的器壁的温度,并且将其转换成第二温度测量信号,也就是代表所述第二测量部位温度
Figure FDA0003541464840000022
的第二电测量信号(θ2),
-其中,所述第一管件和所述第二管件(11、12)在形成流动技术上并联的流动路径的情况下与分流器(201、202)联接,使得所述第一管件(11)以其第一端部(11a)通到所述第一分流器(201)的第一流动开口(201A)中,并且以其第二端部(11b)通到所述第二分流器(202)的第一流动开口(202A)中,并且使得所述第二管件(12)以其第一端部(12a)通到所述第一分流器(201)的第二流动开口(201B)中,并且以其第二端部(12b)通到所述第二分流器(202)的第二流动开口(202B)中;
-其中,所述转换器设备除了所述第一温度传感器之外不具有与所述第一管件的器壁接触的另外的温度传感器并且除了所述第二温度传感器之外不具有与所述第二管件的器壁接触的另外的温度传感器;
-并且其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在不仅使用所述第一温度测量信号(θ1)而且也使用所述第二温度测量信号(θ2)的情况下生成转换器温度测量值,所述转换器温度测量值代表转换器设备温度,所述转换器设备温度不仅与所述第一测量部位温度
Figure FDA0003541464840000023
而且也与所述第二测量部位温度
Figure FDA0003541464840000024
有偏差,使得此转换器温度测量值的数值大于所述第一测量部位温度
Figure FDA0003541464840000025
的数值,而且小于所述第二测量部位温度
Figure FDA0003541464840000026
的数值。
2.根据权利要求1所述的测量系统,
-与所述第二温度传感器(72)距离所述第二管件(12)的第一端部(12a)相比,所述第一温度传感器(71)距离所述第一管件(11)的第一端部(11a)更近地定位;并且/或者
-其中,与所述第一温度传感器(71)距离所述第一管件(11)的第二端部(11b)相比,所述第二温度传感器(72)距离所述第二管件(12)的第二端部(12b)更近地定位;并且/或者
-其中,所述第一温度传感器(71)距离所述第一管件(11)的第一端部(11a)与所述第二温度传感器(72)距离所述第二管件(12)的第二端部(12b)一样远地定位;并且/或者
-其中,所述第一温度传感器(71)距离所述第一管件(11)的第二端部(11b)与所述第二温度传感器(72)距离所述第二管件(12)的第一端部(12a)一样远地定位;并且/或者
-其中,所述第一温度传感器(71)距离所述第一管件的中部与所述第二温度传感器(72)距离所述第二管件的中部一样远地定位;并且/或者
-其中,所述第一温度传感器和所述第二温度传感器结构相同;并且/或者
-其中,所述第一温度传感器与所述第一管件的器壁以和所述第二温度传感器与所述第二管件的器壁相同的方式机械耦接。
3.根据权利要求1或2所述的测量系统,其中,所述第一温度传感器与所述第一管件的器壁以和所述第二温度传感器与所述第二管件的器壁相同的方式导热耦接。
4.根据权利要求1或2所述的测量系统,
-其中,不仅所述第一管件而且所述第二管件都分别关于至少一个将各自的管件虚拟分割的各自的假想的对称轴线是镜像对称的;并且/或者
-其中,所述转换器设备的借助所述第一温度传感器(71)并且借助所述第二温度传感器(72)形成的温度传感器组件关于至少一个将所述转换器设备虚拟分割的假想的对称轴线是轴线对称的。
5.根据权利要求1或2所述的测量系统,所述测量系统还包括:第二振荡传感器(52),所述第二振荡传感器用于检测其中至少一个管件的机械振荡。
6.根据权利要求5所述的测量系统,
-其中,借助所述第一振荡传感器(51)并且借助所述第二振荡传感器(52)形成的振荡传感器组件关于至少一个将所述转换器设备虚拟分割的假想的对称轴线是镜像对称的;并且/或者
-其中,所述第一温度传感器(71)距离所述第一振荡传感器(51)与所述第二温度传感器(72)距离所述第二振荡传感器(52)一样远地定位。
7.根据权利要求1或2所述的测量系统,
-其中,不仅所述第一管件(11)而且所述第二管件(12)都分别拱曲;并且/或者
-其中,不仅所述第一管件(11)而且所述第二管件(12)都分别至少区段式地是直的,并且/或者
-其中,不仅所述第一管件(11)而且所述第二管件(12)都分别至少区段式地拱曲;并且/或者
-其中,不仅所述第一管件的器壁而且所述第二管件的器壁都分别至少部分地由其热导率λ10大于10W/(m·K),并且其比热容cp10小于1000J/(kg·K)的材料构成;并且/或者
-其中,不仅所述第一管件的器壁而且所述第二管件的器壁都分别由金属或合金构成;并且/或者
-其中,所述第一管件(11)和所述第二管件(12)结构相同。
8.根据权利要求1或2所述的测量系统,所述测量系统还包括:具有器壁包覆的内腔的转换器壳体(100),
-其中,不仅所述第一管件而且所述第二管件都布置在所述转换器壳体的内腔内部,使得在所述转换器壳体的器壁的朝向所述内腔的内部面(100+)、所述第一管件的器壁的朝向所述内腔的周侧面(11#)以及所述第二管件的器壁的朝向所述内腔的周侧面(12#)之间形成中间空间(100‘),
-并且其中,所述转换器壳体、所述第一管件和所述第二管件被设立成用于在所述中间空间(100‘)中,在形成不仅包覆所述第一而且也包覆所述第二管件的流体体积的情况下保持流体(FL2),使得所述第一管件(11)的器壁的朝向所述中间空间的周侧面(11#)在形成第一类型的第一边界面(II11),也就是流体相与固相之间的边界面的情况下以及所述第二管件(12)的器壁的朝向所述中间空间的周侧面(12#)在形成第一类型的第二边界面(II12)的情况下与保持在所述中间空间(100‘)中的流体(FL2)接触。
9.根据权利要求8所述的测量系统,其中,不仅所述第一分流器(201)而且所述第二分流器(202)都分别是所述转换器壳体的整合的组成部分。
10.根据权利要求1或2所述的测量系统,所述测量系统还包括:
-入口侧的第一联接法兰(13)
-以及出口侧的第二联接法兰(14)。
11.根据权利要求10所述的测量系统,
-其中,其中每个联接法兰(13、14)分别具有用于将所述转换器设备与过程线路的分别相对应的线路段流体密封地或无渗漏地连接的密封面,
-并且其中,这些密封面之间的最小间距限定了所述转换器设备的装入长度LMW
12.根据权利要求11所述的测量系统,其中,通过所述第一管件(11)的展开的管件长度L11与所述转换器设备的装入长度LMW的比来限定的所述转换器设备的管件长度与装入长度之比L11/LMW大于1.2。
13.根据权利要求1或2所述的测量系统,其中,所述第一管件(11)的展开的管件长度L11大于300mm,并且/或者所述第二管件的展开的管件长度L12大于300mm。
14.根据权利要求1或2所述的测量系统,
-其中,所述第一温度传感器(71)借助第一温度探测器(711)以及借助将此第一温度探测器(711)与所述第一管件的器壁导热地耦接的第一耦接体(712)形成,
-并且其中,所述第二温度传感器(72)借助第二温度探测器(721)以及借助将此第二温度探测器(721)与所述第二管件的器壁导热地耦接的第二耦接体(722)形成。
15.根据权利要求14所述的测量系统,
-其中,所述第一温度探测器(711)和所述第二温度探测器(712)结构相同,并且/或者
-其中,所述第一耦接体(712)和所述第二耦接体(722)结构相同。
16.根据权利要求14所述的测量系统,
-其中,所述第一温度传感器(71)借助所述第一耦接体与所述第一管件的器壁的周侧面(11#)在形成第二类型的第一边界面(II21),也就是两个固相之间的边界面的情况下接触,并且所述第二温度传感器(72)借助所述第二耦接体与所述第二管件的器壁的周侧面(12#)在形成第二类型的第二边界面(II22)的情况下接触,使得
--有第一热阻R1与由存在于所述第二类型的第一边界面(II21)与所述第一温度测量部位之间的温度差ΔT1所造成的、整体上穿透过此第一边界面(II21)的并进一步向所述第一温度测量部位流动的热流Q1抵抗作用,
--并且有第二热阻R2与由存在于所述第二类型的第二边界面(II22)与所述第二温度测量部位之间的温度差ΔT2所造成的、整体上穿透过所述第二边界面(II22)的并进一步向所述第二温度测量部位流动的热流Q2抵抗作用;
-并且其中,所述第一热阻R1和所述第二热阻R2的规格被确定为使得整体上满足条件R1=R2。
17.根据权利要求16所述的测量系统,其中,所述第一热阻R1和所述第二热阻R2分别小于100K/W。
18.根据权利要求9所述的测量系统,
-其中,将所述第一管件和所述第二管件包覆的流体体积在形成第一类型的第三边界面(II13)的情况下与所述第一温度传感器(71)接触,以及在形成第一类型的第四边界面(II14)的情况下与所述第二温度传感器(72)接触,使得
--有第三热阻R3与由存在于所述第一类型的第三边界面(II13)与所述第一温度测量部位之间的温度差ΔT3所造成的、整体上从所述第一温度测量部位向此边界面(II13)流动的、而且整体上穿透过此边界面(II13)的热流Q3抵抗作用,
--有第四热阻R4与由存在于所述第一类型的第四边界面(II14)与所述第二温度测量部位之间的温度差ΔT4所造成的、整体上从所述第二温度测量部位向此边界面(II14)流动的、而且整体上穿透过此边界面(II14)的热流Q4抵抗作用。
19.根据权利要求18所述的测量系统,
-其中,所述第三热阻R3和所述第四热阻R4分别大于500K/W,并且/或者小于20000K/W;并且/或者
-所述第三热阻R3和所述第四热阻R4的规格被确定为使得整体上满足条件R3=R4。
20.根据权利要求14所述的测量系统,其中,所述第一耦接体(712)至少部分地由如下材料构成,所述材料的热导率λ712大于保持在中间空间中的流体(FL2)的热导率λF并且/或者大于1W/(m·K),并且所述材料的比热容cp712小于预先保持在中间空间中的流体的比热容cpF并且/或者小于2000J/(kg·K),使得此材料的热导率λ712与预先保持在中间空间中的流体的热导率λF的比λ712/λF大于2,并且/或者使得此材料的比热容cp712与保持在中间空间中的流体(FL2)的比热容cpF的比cp712/cpF小于1.5。
21.根据权利要求14所述的测量系统,
-其中,所述第一耦接体借助放置在所述第一管件的器壁与所述第一温度探测器之间的塑料形成,
-并且其中,所述第二耦接体借助放置在第二管件的器壁与第二温度探测器之间的环氧树脂或硅树脂形成。
22.根据权利要求14所述的测量系统,
-其中,不仅所述第一管件的器壁而且所述第二管件的器壁都分别具有大于0.5mm和/或小于10mm的壁厚s;并且/或者
-其中,不仅所述第一管件而且所述第二管件都分别具有大于0.5mm和/或小于200mm的内直径D;并且/或者
-其中,不仅所述第一管件而且所述第二管件的规格都分别被确定为使其具有限定为各自的管件的内直径D与此管件的器壁的壁厚s的比的内直径与壁厚度之比D/s,所述内直径与壁厚度之比D/s小于25:1和/或大于5:1;并且/或者
-其中,所述第一温度传感器在形成第一耦接体的情况下材料锁合地与所述第一管件的器壁的周侧面(11#)连接,
-并且其中,所述第二温度传感器在形成第二耦接体的情况下材料锁合地与所述第二管件的器壁的周侧面(12#)连接。
23.根据权利要求1或2所述的测量系统,
所述转换器温度测量值代表平均的管壁温度,也就是相当于所述第一管件(11)的平均的管壁温度
Figure FDA0003541464840000091
和所述第二管件(12)的平均的管壁温度
Figure FDA0003541464840000092
的算数平均值
Figure FDA0003541464840000093
的温度。
24.根据权利要求1或2所述的测量系统,
-其中,所述测量和运行电子器件被设立成用于为了激发管件的机械振荡而生成对激励器组件(E)进行驱动的激励信号(e);
-并且其中,所述激励器组件(E)被设立成用于以由所述激励信号(e)驱控的方式激发或维持管件的机械振荡。
25.根据权利要求1或2所述的测量系统,其中,所述转换器设备的传感器组件(S)被设立成用于提供至少一个代表其中至少一个管件的机械振荡的振荡信号(s1)。
26.根据权利要求25所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在不仅使用所述振荡信号(s1)而且也使用所述第一温度测量信号和所述第二温度测量信号(θ1、θ2)的情况下生成测量值(Xx),所述测量值代表测量变量(x)。
27.根据权利要求25所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在使用所述振荡信号(s1)的情况下生成频率测量值,所述频率测量值代表所述第一管件和/或所述第二管件的机械振荡的频率。
28.根据权利要求27所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在使用所述频率测量值的情况下生成密度测量值,也就是代表流体的密度ρ的测量值,并且/或者生成粘度测量值,也就是代表流体的粘度η的测量值。
29.根据权利要求25所述的测量系统,其中,所述转换器设备的传感器组件(S)被设立成用于提供至少一个代表其中至少一个管件的机械振荡的第二振荡信号(s2)。
30.根据权利要求29所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在不仅使用所述第一振荡信号(s1)而且也使用所述第二振荡信号(s2)的情况下生成质量流量测量值,也就是代表流过所述第一管件和/或流过所述第二管件的流体的质量流率m的测量值。
31.根据权利要求1或2所述的测量系统,所述测量和运行电子器件(ME)还被设立成用于在不仅使用所述第一温度测量信号(θ1)而且也使用所述第二温度测量信号(θ2)的情况下生成温度偏差测量值,所述温度偏差测量值代表所述第一测量部位温度
Figure FDA0003541464840000101
与所述第二测量部位温度
Figure FDA0003541464840000102
之间的偏差。
32.根据权利要求31所述的测量系统,
-其中,所述测量和运行电子器件(ME)还被设立成用于在使用所述温度偏差测量值的情况下对所述转换器设备的功效性进行监控;并且/或者
-其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在使用所述温度偏差测量值的情况下诊断所述转换器设备具有相对于初始的流动阻力发生变化的流动阻力;并且/或者
-其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在使用所述温度偏差测量值的情况下生成警报,所述警报将所述转换器设备的有限的功效性以信号形式发出。
33.根据权利要求1或2所述的测量系统,
-其中,所述测量和运行电子器件(ME)包括具有至少两个信号输入端以及至少一个信号输出端的多路复用器,所述多路复用器(MUX)被设立成用于有选择地将其信号输入端中的一个信号输入端接通到信号输出端上,使得施加在分别被接通的信号输入端上的信号转引到信号输出端上;
-并且其中,所述测量和运行电子器件(ME)包括模数转换器(ADC),所述模数转换器具有至少一个信号输入端和至少一个信号输出端,所述模数转换器被设立成用于将施加在此信号输入端上的模拟的输入信号转化成代表此输入信号的数字的输出信号,并且将其在信号输出端上提供。
34.根据权利要求33所述的测量系统,
-其中,所述多路复用器的所述至少一个信号输出端和所述模数转换器的所述至少一个信号输入端彼此电耦接;
-并且其中,所述第一温度传感器(71)和所述第二温度传感器(72)分别与所述多路复用器(MUX)电连接,使得将所述第一温度测量信号(θ1)施加在所述多路复用器(MUX)的第一信号输入端上,并且将所述第二温度测量信号(θ2)施加在所述多路复用器(MUX)的第二信号输入端上。
35.根据权利要求34所述的测量系统,其中,所述模数转换器(ADC)的输出信号暂时正好代表两个温度测量信号(θ1、θ2)中的一个温度测量信号。
36.根据权利要求35所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在使用所述模数转换器(ADC)的代表所述两个温度测量信号(θ1、θ2)中的一个温度测量信号的输出信号的情况下生成所述转换器温度测量值。
37.根据权利要求1或2所述的测量系统,
-其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在不仅使用所述第一温度测量信号(θ1)而且也使用所述第二温度测量信号(θ2)的情况下生成测量流体温度测量值,也就是代表流过所述第一管件的流体的温度和/或流过所述第二管件的流体的温度的测量值;并且/或者
-其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在使用所述第一温度测量信号(θ1),但不使用所述第二温度测量信号(θ2)的情况下生成至少近似代表所述转换器设备温度的辅助温度测量值;并且/或者
-其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在使用所述第二温度测量信号(θ2),但不使用所述第一温度测量信号(θ1)的情况下生成至少近似代表所述转换器设备温度的辅助温度测量值。
38.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述测量系统是用于测量在管线路中流动的流体(FL1)的至少一个测量变量x的测量系统。
39.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件借助微处理器形成。
40.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件借助数字信号处理器形成。
41.根据权利要求33所述的测量系统,其中,所述模拟的输入信号具有大于16Bit的数字分辨率N。
42.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述器壁是金属的。
43.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述第一管件是至少区段式拱曲的并且/或者至少区段式直的。
44.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述第二管件是至少区段式拱曲的并且/或者至少区段式直的。
45.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述第二管件被设立成用于与所述第一管件同步地被流体从入口侧的第一端部起朝出口侧的第二端部的方向穿流。
46.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述第二管件被设立成用于被流体从入口侧的第一端部起朝出口侧的第二端部的方向穿流,并且在此期间与所述第一管件同步地并且/或者正好相反地发生振动。
47.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述振荡激励器(41)是电动的振荡激励器。
48.根据权利要求33所述的测量系统,其中,所述多路复用器(MUX)被设立成用于循环地将其信号输入端中的一个信号输入端接通到信号输出端上,使得施加在分别被接通的信号输入端上的信号转引到信号输出端上。
49.根据权利要求1所述的测量系统,其中,每个管件围绕将其各自的第一端部与其各自的第二端部分别虚拟连接的假想的第一振荡轴线或第二振荡轴线机械振荡。
50.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述第一振荡传感器(51)是电动的振荡传感器。
51.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述传感器组件用于检测其中至少一个管件(11、12)的入口侧的机械振荡。
52.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述第一温度测量信号具有与此第一测量部位温度相关的信号电压和/或与此第一测量部位温度相关的信号电流。
53.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述第二温度测量信号具有与此第二测量部位温度相关的信号电压和/或与此第二测量部位温度相关的信号电流。
54.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述第一管件和所述第二管件(11、12)在形成流动技术上并联的流动路径的情况下与结构相同的分流器(201、202)联接。
55.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述转换器温度测量值的数值相当于所述第一测量部位温度和所述第二测量部位温度
Figure FDA0003541464840000141
的算术平均值。
56.根据权利要求1所述的测量系统,其中,所述转换器温度测量值的数值相当于所述第一测量部位温度和所述第二测量部位温度
Figure FDA0003541464840000142
的经加权的中数。
57.根据权利要求1或2所述的测量系统,其中,所述第一温度传感器与所述第一管件的器壁以和所述第二温度传感器与所述第二管件的器壁相同的方式导热耦接,使得与从所述第一管件的器壁向所述第一温度传感器并进一步向包围所述第一温度传感器的氛围流动的热流抵抗作用的热阻和与从所述第二管件的器壁向所述第二温度传感器并进一步向包围所述第二温度传感器的氛围流动的热流抵抗作用的热阻大小相同。
58.根据权利要求1或2所述的测量系统,
-其中,不仅所述第一管件而且所述第二管件都分别关于至少一个将各自的管件虚拟分割的、也就是与此管件的惯性主轴线重合的、各自的假想的对称轴线是镜像对称的;并且/或者
-其中,所述转换器设备的借助所述第一温度传感器(71)并且借助所述第二温度传感器(72)形成的温度传感器组件关于至少一个将所述转换器设备虚拟分割的、也就是不仅与所述第一管件的惯性主轴线而且也与所述第二管件的惯性主轴线平行的、假想的对称轴线是轴线对称的。
59.根据权利要求5所述的测量系统,其中,所述第二振荡传感器(52)是电动的并且/或者与所述第一振荡传感器(51)结构相同的。
60.根据权利要求5所述的测量系统,其中,所述第二振荡传感器用于检测其中至少一个管件的出口侧的机械振荡。
61.根据权利要求6所述的测量系统,其中,借助所述第一振荡传感器(51)并且借助所述第二振荡传感器(52)形成的振荡传感器组件关于至少一个将所述转换器设备虚拟分割的、也就是不仅与所述第一管件的惯性主轴线而且也与所述第二管件的惯性主轴线平行的、假想的对称轴线是镜像对称的。
62.根据权利要求7所述的测量系统,其中,不仅所述第一管件(11)而且所述第二管件(12)都分别V形或U形地拱曲。
63.根据权利要求7所述的测量系统,其中,不仅所述第一管件(11)而且所述第二管件(12)都分别至少区段式是直的。
64.根据权利要求7所述的测量系统,其中,不仅所述第一管件(11)而且所述第二管件(12)都分别至少区段式主要是直的。
65.根据权利要求7所述的测量系统,其中,不仅所述第一管件(11)而且所述第二管件(12)都分别呈圆柱形。
66.根据权利要求7所述的测量系统,其中,不仅所述第一管件(11)而且所述第二管件(12)都分别至少区段式地圆弧形地拱曲。
67.根据权利要求7所述的测量系统,其中,不仅所述第一管件的器壁而且所述第二管件的器壁都分别主要地或完全地由其热导率λ10大于10W/(m·K)并且其比热容cp10小于1000J/(kg·K)的材料构成。
68.根据权利要求7所述的测量系统,其中,不仅所述第一管件的器壁而且所述第二管件的器壁都分别至少部分地由其热导率λ10大于10W/(m·K)并且其比热容cp10小于1000J/(kg·K)的金属或合金构成。
69.根据权利要求7所述的测量系统,其中,不仅所述第一管件的器壁而且所述第二管件的器壁都分别由钢、钛、锆、钽构成。
70.根据权利要求8所述的测量系统,其中,所述流体(FL2)具有小于1W/(m·K)的热导率。
71.根据权利要求8所述的测量系统,其中,所述流体(FL2)是空气或惰性气体。
72.根据权利要求8所述的测量系统,其中,不仅所述第一分流器(201)而且所述第二分流器(202)都分别是所述转换器壳体的整合的组成部分,使得借助所述第一分流器(201)形成所述转换器壳体的第一端部,并且借助所述第二分流器(202)形成所述转换器壳体的远离所述转换器壳体的第一端部的第二端部。
73.根据权利要求10所述的测量系统,其中,所述第一联接法兰(13)用于将所述转换器设备联接到过程线路的输送流体(FL1)的线路段上。
74.根据权利要求10所述的测量系统,其中,所述第二联接法兰(14)用于将所述转换器设备联接到过程线路的将流体(FL1)又排出的线路段上。
75.根据权利要求11所述的测量系统,其中,所述装入长度LMW大于250mm并且/或者小于3000mm。
76.根据权利要求12所述的测量系统,其中,通过所述第一管件(11)的展开的管件长度L11与所述转换器设备的装入长度LMW的比来限定的所述转换器设备的管件长度与装入长度之比L11/LMW大于1.4。
77.根据权利要求14所述的测量系统,其中,所述第一温度探测器(711)具有铂测量电阻、热敏电阻或热电偶。
78.根据权利要求14所述的测量系统,其中,所述第二温度探测器(721)具有铂测量电阻、热敏电阻或热电偶。
79.根据权利要求17所述的测量系统,其中,所述第一热阻R1和所述第二热阻R2分别小于25K/W。
80.根据权利要求19所述的测量系统,其中,所述第三热阻R3和所述第四热阻R4分别大于5000K/W。
81.根据权利要求19所述的测量系统,其中,所述第三热阻R3和所述第四热阻R4分别小于10000K/W。
82.根据权利要求14所述的测量系统,其中,所述第一耦接体(712)主要地或完全地由如下材料构成,所述材料的热导率λ712大于保持在中间空间中的流体(FL2)的热导率λF并且/或者大于1W/(m·K),并且所述材料的比热容cp712小于预先保持在中间空间中的流体的比热容cpF并且/或者小于2000J/(kg·K),使得此材料的热导率λ712与预先保持在中间空间中的流体的热导率λF的比λ712/λF大于2,并且/或者使得此材料的比热容cp712与保持在中间空间中的流体(FL2)的比热容cpF的比cp712/cpF小于1.5。
83.根据权利要求20所述的测量系统,其中,所述第一耦接体(712)至少部分地由导热粘合剂构成。
84.根据权利要求14所述的测量系统,其中,
-其中,所述第一耦接体完全地借助放置在所述第一管件的器壁与所述第一温度探测器之间的塑料形成,
-并且其中,所述第二耦接体完全地借助放置在第二管件的器壁与第二温度探测器之间的塑料形成。
85.根据权利要求14所述的测量系统,其中,
-其中,所述第一耦接体借助放置在所述第一管件的器壁与所述第一温度探测器之间的、不仅接触器壁的周侧面(11#)而且也接触所述第一温度探测器的并且/或者与金属氧化物颗粒交联的塑料形成,
-并且其中,所述第二耦接体借助放置在第二管件的器壁与第二温度探测器之间的、不仅接触器壁的周侧面(12#)而且也接触所述第二温度探测器的并且/或者与金属氧化物颗粒交联的塑料形成。
86.根据权利要求14所述的测量系统,
-其中,所述第一耦接体借助放置在所述第一管件的器壁与所述第一温度探测器之间的环氧树脂或硅树脂形成,
-并且其中,所述第二耦接体借助放置在第二管件的器壁与第二温度探测器之间的环氧树脂或硅树脂形成。
87.根据权利要求22所述的测量系统,其中,所述第一温度传感器借助导热粘合剂在形成第一耦接体的情况下材料锁合地与所述第一管件的器壁的周侧面(11#)连接。
88.根据权利要求22所述的测量系统,其中,所述第一温度传感器在形成第一耦接体的情况下粘附地与所述第一管件的器壁的周侧面(11#)连接。
89.根据权利要求22所述的测量系统,其中,所述第二温度传感器借助导热粘合剂在形成第二耦接体的情况下材料锁合地与所述第二管件的器壁的周侧面(12#)连接。
90.根据权利要求22所述的测量系统,其中,所述第二温度传感器在形成第二耦接体的情况下粘附地与所述第二管件的器壁的周侧面(12#)连接。
91.根据权利要求24所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件被设立成用于为了激发管件的机械振荡而生成对激励器组件(E)的至少一个振荡激励器(41)进行驱动的激励信号(e)。
92.根据权利要求26所述的测量系统,其中,所述测量值代表流动的流体(FL1)的材料或流动参数。
93.根据权利要求26所述的测量系统,其中,所述测量值代表在管线路中流动的流体(FL1)的材料或流动参数。
94.根据权利要求26所述的测量系统,其中,所述测量值代表在管线路中流动的气体、液体或能流动的分散体的材料或流动参数。
95.根据权利要求28所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在使用所述频率测量值的情况下,也就是在不仅使用所述频率测量值而且也使用所述温度测量值的情况下,生成密度测量值,也就是代表流体的密度ρ的测量值,并且/或者生成粘度测量值,也就是代表流体的粘度η的测量值。
96.根据权利要求25所述的测量系统,其中,所述转换器设备的传感器组件(S)被设立成用于提供至少一个代表其中至少一个管件的机械振荡的第二振荡信号(s2),使得在所述振荡信号(s1)和此第二振荡信号(s2)之间存在与流过所述第一管件的流体的质量流率相关的和/或与流过所述第二管件的流体的质量流率相关的相位差。
97.根据权利要求1或2所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件(ME)还被设立成用于在不仅使用所述第一温度测量信号(θ1)而且也使用所述第二温度测量信号(θ2)的情况下生成温度偏差测量值,所述温度偏差测量值代表所述第一测量部位温度
Figure FDA0003541464840000201
与所述第二测量部位温度
Figure FDA0003541464840000202
之间的绝对或相对的偏差。
98.根据权利要求32所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件(ME)还被设立成用于在使用所述温度偏差测量值的情况下对所述第一管件的功效性和/或所述第二管件的功效性进行监控。
99.根据权利要求32所述的测量系统,其中,所述测量和运行电子器件(ME)被设立成用于在使用所述温度偏差测量值的情况下诊断所述转换器设备的其中至少一个管件具有相对于初始的流动阻力发生变化的流动阻力,并且/或者诊断所述第一管件具有与所述第二管件的流动阻力有偏差的流动阻力。
100.根据权利要求32所述的测量系统,其中,所述警报将所述转换器设备的由于所述第一管件的流动阻力相对于初始的流动阻力发生变化并且/或者由于所述第二管件的流动阻力相对于初始的流动阻力发生变化而导致的有限的功效性以信号形式发出。
101.根据权利要求33所述的测量系统,其中,所述模数转换器(ADC)具有大于16Bit的标称分辨率和/或以大于1000/s的扫描率来计时。
102.根据权利要求33所述的测量系统,其中,所述模拟的输入信号具有大于1000/s的扫描率fA
103.根据权利要求1至102中任一项所述的测量系统用于测量流动的流体的至少一个物理的测量变量的用途。
104.根据权利要求103所述的用途,其中,所述测量系统用于测量在测量管线路中流动的流体的至少一个物理的测量变量。
105.根据权利要求103所述的用途,其中,所述测量系统用于测量气体、液体或能流动的分散体的至少一个物理的测量变量。
106.根据权利要求103所述的用途,其中,所述至少一个物理的测量变量是密度和/或粘度和/或质量流率和/或体积流率。
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