CN1113220C - 具有单根直的测量管的科里奥利质量流量/密度传感器 - Google Patents

具有单根直的测量管的科里奥利质量流量/密度传感器

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Abstract

此传感器在一个大的密度范围平衡。具有纵轴线的直测量管固定在一支架上。支架有一条质量中心线，它平行于纵轴线但与之不重合。悬臂在端部间的中心处固定于测量管，并引起测量管或按第一基本弯曲振型振动，或按频率更高的第二基本振型振动。设在端部之间中央的激振器引起第二基本振型振动。两个传感器(17，18)以距进、出口端相同的间距布置。由于悬臂在测量管上引起扭转振动，所以此传感器也适合于测量流体粘度。

Description

具有单根直的测量管的科里奥利质量流量/密度传感器
本发明涉及一种具有单根直的测量管的科里奥利质量流量/密度传感器。
美国专利5531126介绍了一种科里奥利质量流量/密度传感器，它可以借助于在进口端的连接件和在出口端的连接件安装在一根管道内，在工作时要测量的流体通过它流动，它包括：—具有纵轴线并在连接件之间延伸及固定在连接件上的单根直的测量管；—平行于测量管延伸不被流体流过的直的封底的管；—在进口侧的节点板和在出口侧的节点板，——其中之一将测量管的进口端部分固定在封底管相应的端部，和——其中另一个将测量管的出口端部分固定在封底管相应的端部，所以测量管和封底管并列；—支承管，它的端部分别固定在连接件上并具有平行于测量管纵轴线的对称的纵轴线；以及—一些装置，它们只作用在封底管上以激起测量管作弯曲振动，但是它的频率与测量管的共振频率不一致，在这种情况下测量管和封底管反相振动。
这种先有技术的科里奥利质量流量/密度传感器，对于给定的尺寸设计，力学上的平衡只在一个狭小的密度值范围内，大约为额定密度的±5％，也就是说，只有在这些密度值时由测量管振动引起的力才实际上不会通过连接件传给管道。上述范围通过在共振频率“之外”激振而扩大，但是比起在共振频率处激振所需要的激振能量要大得多。质量流量/密度传感器平衡得越差，这种力和振动能量传递给管道将越大；因此，使振动能量损失和增加测量误差。
这种不平衡不仅在温度引起同一种流体密度改变的情况下产生干扰，而且尤其在测量不同时间例如先后流过管道的不同的流体时带来干扰。
因为科里奥利质量流量/密度计应适合于测量范围尽可能大的具有不同密度的完全不同的流体，所以重要的是提供一种科里奥利质量流量/密度传感器，它们在一个大的密度范围按上述意义是平衡的并因而能准确地测量。
为达到此目的，本发明的第一种方案提供了一种科里奥利质量流量/密度传感器，它可以安装在管道内并在工作时流过要测量的流体，它包括：—具有纵轴线的单根直的测量管，测量管有一个进口端和一个出口端；—固定在进口端和出口端上的支架，——支架的纵向质量中心线平行于测量管的纵轴线但与之不重合；—悬臂，——此悬臂固定在进口端和出口端之间中心处的测量管上，以及——它在工作时引起测量管或按第一种基本弯曲振型振动，或按比第一基本弯曲振型频率更高的第二种基本弯曲振型振动；—不断地引起测量管按第二基本弯曲振型振动的激振器，——此激振器设在进口端与出口端之间大体中央；以及—测量管进口侧运动的传感器和侧量管出口侧运动的传感器，它们分别位于测量管中心与进口端和出口端之间离它们相同距离处。
在本发明第一种方案的第一种最佳实施例中，支架是一根圆柱形管，它有厚度均匀的壁和有一条纵轴线，后者平行于测量管的纵轴线但与之不重合。
在本发明第一种方案的第二种最佳实施例中，支架是一根圆柱形管，它有厚度只是部分均匀的壁和有一条纵轴线，后者平行于测量管的纵轴线，或与之重合，管壁在沿直径与悬臂相对的第一母线区内至少局部厚于均匀的壁厚和/或在邻近于悬臂的第一母线区内至少局部薄于均匀的壁厚，为的是构成一个配重。
按本发明第一种方案的第二种实施例的发展，沿直径与悬臂相对的配重固定在管壁上、局部插入管壁内、或与管壁构成一体。
本发明第一种方案的第三种最佳实施例可以应用于上面一些实施例和第二种实施例的发展中，其中悬臂设计为带孔板或盘的形式，板或盘借助于此孔可沿测量管滑移。板或盘最好由一个半圆环部分和制在它上面的一个矩形部分组成，半圆环部分与此孔同轴。有利的是板或盘有一个约等于测量管直径之半的厚度。
按照本发明第一种方案的发展及其实施例，测量管在进口侧有一个环形肋和在出口侧有一个环形肋，它们布置在有关的传感器的位置处。
在本发明第一种方案的第四种最佳实施例中，激振器包括—一个第一部分，它以第一激振力沿着悬臂对称纵轴线与测量管纵轴线支点的方向作用在测量管上，以及—一个第二部分，它以方向与第一激振力方向相反的第二激振力作用在背对测量管的悬臂端上。
本发明的第二种方案提供一种科里奥利质量流量/密度传感器，它可以装在一根管道内并在工作时流过要测量的流体，包括：—具有进口端和出口端的单根直的测量管；—固定在进口端处并围绕着测量管的进口板；—固定在出口端处并围绕着测量管的出口板；—第一支板，它固定在进口板和出口板上并平行于测量管的第一母线延伸；—第二支板，它固定在进口板和出口板上并平行于沿直径与第一母线相对的测量管第二母线延伸；—悬臂，——此悬臂固定在进口端和出口端之间中心处的测量管上，以及——它在工作时引起测量管或按第一种基本弯曲振型振动，或按比第一基本弯曲振型频率更高的第二种基本弯曲振型振动；—纵向杆，布置在与悬臂相对的位置并固定在第一和第二支板上，此纵向杆起配重的作用；—激振器，——它不断地引起测量管按第二基本弯曲振型振动，以及——此激振器设在进口端与出口端之间大体中央；以及—测量管进口侧运动的传感器和测量管出口侧运动的传感器，它们分别位于测量管中心与进口端和出口端之间离它们相同距离处。
在本发明第二种方案的第一种最佳实施例中，悬臂是一块板，它有一个前面、一个后面、一个平行于测量管轴线的扭转振动轴线和一个孔，板借助于此孔可在测量管上滑移，此板由与孔同轴的圆段部分和制在其上的矩形部分组成，矩形部分的一个在中心与测量管直径相交的端面固定在梁的固定面上，梁的长度大于端面并有超出此端面的第一端和第二端，它们分别包括固定面的延续部分。
按照本发明第二种方案的第一种实施例的发展，激振器由固定在梁第一端的固定面延续部分上的第一激振系统和固定在梁第二端的固定面延续部分上的第二激振系统组成，第一和第二激振系统分别包含第一线圈和第二线圈，它们在工作时被彼此反向的激振电流通过。
本发明第二种方案的第二种发展也可以用于第二种方案的第一种最佳实施例中，按此第二种发展，为了抑制与第二基本弯曲振型不同的振型。—在板的前面扭转振动轴线有一个可能的贯穿点通过此板的区域内，固定一个以涡流原理为基础的第一制动装置的第一部分；—在板的后面扭转振动轴线有一个可能的贯穿点通过此板的区域内，固定一个以涡流原理为基础的第二制动装置的第一部分；—第一制动装置包括一个第二部分，它安装在一个至少固定在第一支板上的第一支座上；以及—第二制动装置包括一个第二部分，它安装在一个至少固定在第一支板上的第二支座上。
在本发明第二种方案的第一种发展的最佳实施例中，制动装置的第一部分是圆柱形永久磁铁，以及，制动装置的第二部分是铜片。
本发明的这两种方案、它们的实施例和发展还可以进一步改进，只要将测量管分别利用等长的管段超出进口端和出口端延伸，等长管段各自的自由端固定在一外壳内。
按本发明的一种进一步的发展，除第二种基本弯曲振型之外，还引起第一种基本弯曲振型振动。
本发明的一个优点是，质量流量的测量精度在一个大的密度范围内(0kg/m3至3000kg/m3，其中0kg/m3相应于测量管内真空时质量流量测量的零点)极佳。小批量试生产的质量流量/密度传感器表明，例如，精度在测量值的0.1％范围内。
本发明另一个重要优点是，它还非常适合于测量流体的粘度，这是以行家们熟知的下列事实为基础的：
只有在测量管或(还有)传感器的管实行扭转振动从而在流体上施加剪力时，才能用科里奥利质量流量/密度传感器测量流体的粘度。在引发弯曲振型振动的直的测量管的情况下，根本没有发生扭转振动，因而没有剪力。
在弯曲的尤其是U形测量管的情况下尽管发生了扭转振动，但它们的振幅太小，所以实际上不可能进行粘度测量。结合科里奥利质量流量/密度传感器提到粘度的专利文献并不是很多的。
例如，美国专利4938075只提到Navier-Stokes方程，方程中包括剪切粘度，但并没有进行测量。其它一些专利文件仅涉及测得的质量流量值的粘度补偿；例如见美国专利5027662、4876879和4872351。
按本发明的单管科里奥利质量流量/密度传感器，不仅为了质量流量和密度的测量需要并按要求实行弯曲振动，而且由于存在悬臂在第二种基本弯曲振型中围绕着一根轴线进行扭转振动，轴线的位置在下面说明。
在本发明中，此扭转振动的振幅足以允许除质量流量和密度之外测量流体的粘度，只需要增加少量的电子线路。
为了这种粘度测量可借助于文献中介绍的方法，这些文献讨论了利用机械振动装置尤其是管子，结合流体密度测量进行此粘度的测量。
例如，按照杂志“IEEE Transactions on Industrial Electronics andControl Instrumentation”1980年8月，247至253页所述，如果测出了包含流体在内的机械振动装置的谐振品质因数，便可以确定粘度。这例如可以通过测量激振此装置的电流做到。
下面借助于在附图中表示的实施例详细说明本发明。在附图中设计相同的部分采用同样的符号。附图中：
图1按本发明第一方案的科里奥利质量流量/密度传感器第一种实施例的局部剖切纵向视图；
图2沿图1中线A-A的剖视图；
图3沿图1中线B-B的剖视图；
图4沿图2中线C-C的剖视图；
图5图1至4的科里奥利质量流量/密度传感器经修改后类似于图3的剖视图；
图6第一方案第二种实施例的第一种实现形式相应于图1的剖视图；
图7第一方案第二种实施例的第二种实现形式相应于图1的剖视图；
图8第一方案第二种实施例的第三种实现形式相应于图1的剖视图；
图9第一方案第二种实施例的第四种实现形式相应于图1的剖视图；
图10第一方案第二种实施例的第五种实现形式相应于图1的剖视图；
图11第一方案第二种实施例的第六种实现形式相应于图1的剖视图；
图12示意表示在可应用于本发明的第一种基本弯曲振型中测量管和悬臂的振动响应；
图13示意表示在始终应用于本发明的第二种基本弯曲振型中测量管和悬臂的振动响应；
图14本发明第一方案的一种发展类似于图2的剖视图；
图15按本发明第二方案的科里奥利质量流量/密度传感器透视俯视图；
图16图15的科里奥利质量流量/密度传感器透视底视图；以及
图17图15重要细节的比例放大透视俯视图。
图1的局部剖切纵向视图表示了按本发明第一方案的科里奥利质量流量/密度传感器10，图2表示沿图1的线A-A的剖视图。当使用时此质量流量/密度传感器10装在一根其中流过要测量流体的直径给定的管道中，为了视图清晰起见没有表示此管道。此传感器流体密封地与此管道连接。
图1和2表示了为此目的所需的法兰111和121，它们通过短的管段112和122分别连接在端段113和123上，单根测量管13的进口端部11和出口端部12分别终止并固定在端段中；测量管是直的并有一条纵轴线131。质量流量/密度传感器10也可以通过与法兰111、121不同的传统的固定装置安装在管道内。
测量管13的进口端11和出口端12固定在形式上例如为一个开口或封闭的框架或一根圆柱形管14的支架上。封闭的框架或圆柱形管以一个外壳的方式围绕着测量管13。测量管13和端段113、123以及端段113、123和支架最好互相焊接在一起。
支架有一条质量中心纵轴线141，它平行于测量管13的纵轴线131但与之不重合。这一不重合从图3和4可以清楚看出，图3和4分别表示沿图1的线B-B和沿图2的线C-C的剖视图。
图1至4的每一个都表示了壁厚均匀一致的圆柱形管14。因此，管14的质量中心纵轴线与此管的纵轴线是一致的，而测量管13和管14由于上面提及的它们的轴线的平行性所以不是同心的，也就是说不是同轴的。
一个悬臂15固定在测量管13上端段113、123之间的中央，它可以是有孔的板或盘，板或盘借助于此孔可以在测量管13上滑移。由图3和4可以看出，在图中所示的实施例中，此板由与此孔同轴的一个半圆环部分151和与它制成一体的矩形部分152组成。
与图3和4类似的剖视图5表示了悬臂15也可以是一个圆盘153，它可借助于一个偏心孔在测量管13上滑移并固定在此管上。因此圆盘153和测量管13不是同心的。
在图2至5中起悬臂作用的板或盘最好有一个大约等于测量管13直径之半的厚度。
在图2至4中可见一激振器16，它被布置在端段113、123之间的大体中央。它例如是一个电磁式振子，并例如包括一个安装在支架或管14上的线圈组件161和一个固定在悬臂15上的永久磁铁162。
激振器可以是在涉及科里奥利质量流量/密度传感器和科里奥利质量流量计的先有技术中为此目的所介绍的各种类型激振器中的任何一种。
激振器还可以由第一部分和第二部分组成，前者以第一激振力沿着悬臂对称纵轴线与测量管纵轴线交点的方向作用在测量管上，后者以方向与第一激振力方向相反的第二激振力作用在背对测量管的悬臂端上(为了简化起见图中没有表示)。
工作时激振器16激发测量管13作弯曲振型振动，振动频率等于测量管的机械共振频率。如数十年来结合科里奥利质量流量传感器已知的那样，此共振频率是被测量流体的密度的一种度量，例如可参见美国专利4187721。激振的进一步详情在下面结合对图12和13的说明给出。
图2还示意表示了测量管13进口侧运动的传感器17(在图3和4中也可以看到)，以及测量管13出口侧运动的传感器18。传感器17和18分别布置在测量管中心与进口端段113和出口端段123之间距它们等距离处。最好在测量管13上有关的传感器位置处设环形肋132、133。
对于传感器17、18可以采用在涉及科里奥利质量流量/密度传感器和科里奥利质量流量计的先有技术中为此目的所介绍的各种类型的传感器，诸如位移、速度或加速度传感器，它们例如按电动式或光学式工作。
图6至11在与图1相应的剖视图中表示了利用管14′的本发明第一方案第二种实施例的不同实现形式，管14′内侧仍是圆柱形，但与表示在图1至5中的第一种实施例不同，它只有局部均匀的壁厚，所以它的纵向质量中心线与管14′的纵轴线不一致。
另一方面，管14′的此纵轴线与测量管13的纵轴线重合。因此在图6至11中这两根管同轴，尽管管14′的壁厚是不均匀的。不过这种重合并不是必须遵循的：这两条纵轴线仍可以互相平行。
在图6至11的实现形式中，测量管13的纵轴线与支架尤其是管14′的纵向质量中心线强制性的平行，是根据管14′不均匀的壁厚得出的。这种不均匀壁厚带来的结果是，管14′的壁起悬臂14配重的作用，也就是说，补偿由悬臂引起的不平衡。
在图6所示的配重的第一种实现形式中，管14′的壁沿着与悬臂15直径相对的第一母线，沿全部长度其厚度大于此管其余部分均匀的壁厚。这例如可以通过设置一条沿第一母线的纵向肋142来达到，尤其通过熔焊或钎焊固定。纵向肋的宽度和高度及其材料，必须考虑到悬臂15的质量和管14′均匀的壁厚进行选择。
在表示于图7的配重第二种实现形式中，管14′沿按直径与悬臂15相对的第一母线的壁，只是在与悬臂15相对的区域内通过配重143加厚。
配重143仍可通过熔焊或钎焊固定在管14′上，或可以插入和固定在制于管壁内的孔或者孔中，或如图所示与管构成整体。配重143的宽度、高度和长度及其材料，必须考虑到悬臂15的质量和管14′均匀的壁厚进行选择。
在图8所示的配重第三种实现形式中，管14′的壁沿与悬臂15直径相对的第一母线，只是在整个长度的两段144、145厚于管14′其余部分的均匀的壁厚。区段144、145从相应的管14′端部朝管中央延伸，因此形成了一个中央段146，它有管14′均匀的壁厚。
在区段144、145中的增厚仍可例如通过在管14′上分别熔焊或钎焊纵向肋或将这样的肋与管制成一体来达到。分段144、145的宽度、高度、长度和材料，必须考虑到悬臂15的质量和管14′均匀的壁厚进行选择。
在图9所示的配重的第四种实现形式中，管14′的壁沿邻近于悬臂15的第二母线，被制成沿管的全部长度比管的其余部分的均匀壁厚薄。
在图10所示的配重的第五种实施形式中，管14′的壁沿邻近于悬臂15的第二母线，只是在与悬臂15相对的中央段147通过从壁上去除材料减薄；管14′的其余部分具有均匀的壁厚。
在图11所示的配重的第六种实施形式中，管14′的壁沿邻近于悬臂15的第二母线，在其全部长度的两段148、149制得比管其余部分的均匀壁厚薄。区段148、149从管14′相应的端部朝管14′的中央延伸，因此形成了一个中央段150，它有管14′的均匀的壁厚。
在图9至11所示的质量流量/密度传感器的情况下，管14′壁厚的减小通过沿第二母线从管壁上去除材料达到，例如通过刨削或铣削。要分别去除的材料的质量必须考虑到悬臂15的质量和管14′均匀的壁厚进行确定。
作为说明图12和13的引言，应回忆在两点固定并在两点之间激发弯曲振动的无悬臂的管，它具有一种唯一的弯曲振型。管子按此型式振动就象一根处于其基本共振频率下振动的绳子，在振动理论中这一基本共振频率也称为基调或一次谐波，在数值上这是最低可能的共振频率。在稳定状态，绳子并因而管子在两个固定点之间有唯一的一个波腹，因而没有波节；波节只是位于固定点处。
与没有悬臂的这种管不同，按本发明的测量管13设有悬臂15，它按第一和第二弯曲振型振动，如现在借助于图12和13要说明的那样。这些图示意表示了由测量管13和悬臂15组成的振动体的中央横截面，其中，在每个图的中央表示振动体的静止位置，在图的左和右表示振动体处于最大偏移位置，双向箭头表示振动的方向。
图12表示第一基本弯曲振型振动的状况，其中，当测量管移向左方时悬臂15绕测量管13的轴线向左运动；当测量管移向右方时悬臂15向右运动。当悬臂略向外旋转时，测量管实行纯弯曲振动。
这种第一基本弯曲振型具有与上面提及的共振频率相应的“一阶”共振频率，在数值上这是最低可能的频率；对于预定直径、预定长度和预定壁厚的给定的测量管以及具有预定质量和预定尺寸的悬臂而言，这一频率例如为400Hz。
图13表示上面提及的第二基本弯曲振型的状况，其中，当测量管移向左方时悬臂15绕测量管13的轴线向右运动；当测量管移向右方时悬臂15向左运动，也就是说悬臂向里转动。因此，在测量管实施的如同第一基本弯曲振型的弯曲振动上叠加了扭转振动。
这一扭转振动的轴线显然与测量管的轴线不一致但是与之平行。扭转振动的轴线与全部机械质量的质量中心线一致，这些质量参与按第二基本弯曲振型的振动。它们是包括流体质量在内的测量管质量、悬臂质量、固定在悬臂上并随之振动的激振器部分质量，以及，如果存在的话还有下面要说明的制动装置第一部分。
在图13中扭转振动轴线通过图纸平面的一个可能的贯穿点用X表示；如图所示，若激振器的质量相对于悬臂的垂直中心线对称，则它位于此中心线上。此贯穿点X作为流体密度的函数小量地来回移动。
第二基本弯曲振型有一个“二阶”共振频率，它比上面所定义的第一基本弯曲振型的“一阶”共振频率高；对于上面所提及的给定测量管，它为900Hz。
按照本发明，测量管13不断地被激发作第二基本弯曲振型振动，其中，如图13所示和如上面已说明的那样，当测量管向外运动时悬臂15朝测量管运动。
因为第二基本弯曲振型的共振频率是第一基本弯曲振型的共振频率的两倍，或可以制造成这样，所以需要向激振器16供电的形式上为锁相环路的激振电路，例如可参见美国专利4801897，它可以容易地设计为只激发第二基本弯曲振型。
图14以类似于图2的方式表示本发明第一方案的一种发展，它可以用于迄今所说明的所有实施例中以及用于图15和16所表示的实施例中。图14中与迄今所用的相应的符号有相同的数字，但带有星号。
在图14的质量流量/密度传感器10′中，振动的测量管13′分别借助于等长的直管段13”和13*超出进口端和出口端而被加长，直管段13”和13*与测量管13′对齐。管段13”、13*各自的自由端固定在外壳19中。外壳19例如包括与图1的法兰111、121相应的法兰111′、121′。
图15的透视俯视图和图16的透视俯视图表示了按本发明的科里奥利质量流量/密度传感器10”的第二方案。此传感器有单根直的测量管13”和一个进口端11”以及一个出口端12”。完全围绕着测量管13”的进口板213和出口板223分别固定在进口端和出口端上。
第一支板24固定在进口板213和出口板223上，它平行于测量管13”的第一母线134延伸。在进口板和出口板上还固定有第二支板34，它平行于沿直径与第一母线134相对的测量管的第二母线234延伸。因此，两块支板24、34彼此面对的侧面也相互平行。
悬臂15”固定在测量管13”上大约在进口端11”和出口端12”的中央，它在工作时引起测量管13”振动，或按第一基本弯曲振型，或按具有频率高于第一基本弯曲振型的第二基本弯曲振型。
在第二方案中起配重作用的构件是纵向杆25，它布置在悬臂15”的相对位置处并固定在第一和第二支板24、34上。在图15和16中，纵向杆25基本上平行于测量管13”的整个振动长度延伸；但是这并不是必须遵循的；所以只是在此实施例中是这样。
此系统由两块支板24、34、进口板213、出口板223和纵向杆25组成，它有一条平行于测量管13”轴线的纵向质量中心线。就这一性质而言，图15和16的结构和图1至5的结构是类似的。
测量管13”被激振器16”激发作第二基本弯曲振型振动，激振器16”作用在悬臂15”上，并因而也布置在进口端与出口端之间的大体中央。激振器的具体细节将在下面结合图17说明。
测量管13”在进口侧和出口侧的运动分别通过传感器17”和18”检测，它们分别布置在测量管的中央和进口端及出口端之间并离它们有相同的距离处。
在图15和16中通过所画的螺钉头表示了上述支板24、34可借助于螺钉固定在端板213、223上和固定在纵向杆25上。但这并不是必须遵循的；也可以采用行家们熟知的其它适用的固定方式。
表示在图15和16中的第二方案在其机械振动系统的设计方面与图14所示之第一方案的发展相似。在此第二方案中测量管13”也分别借助于直的等长管段13#和13+超出进口端和出口端被加长，管段13#和13+与测量管13”对齐。
管段13#、13+各自的自由端固定在一外壳内，图中只表示了外壳盖191、192，其余的将外壳盖191、192互相连接并密封的管状部分没有表示，以免遮盖住所画的内部构件。
图15和16还表示外壳盖191和192各有一个制在其上的连接部分193和194，此科里奥利质量流量/密度传感器10”可以通过它们流体密封地安装在前面曾提及的管道内。
图17以放大的比例表示图15中的悬臂15”和激振器16”以及与激振器有关的其它部分的透视俯视图。在本发明第二方案的最佳实施例中，悬臂15”设计为一块板。它有一个前面154和一个平行的后面，在图15和17中看不到后面。悬臂15”有一个孔，板可借助于此孔在测量管13”上滑移并固定在此测量管13”上。
此板类似于在图1至4的结构中那样由与孔同轴的圆段部分151”和与之制成一体的矩形部分152”组成。矩形部分152”的端面155中心被测量管13”的直径相交；只有此端面155的一小部分可在图17中看到，亦即在梁163的孔中。
梁163通过固定面(图中看不见)固定在端面155上。在图15中可以看出用于此目的的螺钉。梁163比端面155长，并有一个第一端163′和一个第二端163”，它们各自有固定面的延续部分，这些端部超过端面155伸出。
激振器16”由固定在梁第一端163′的固定面延续部分上的第一激振系统26和固定在梁第二端163”的固定面延续部分上的第二激振系统36组成。第一激振系统26包含固定在支板24上的第一线圈，第二激振系统36包含固定在支板34上的第二线圈。在工作时第一和第二线圈被彼此反向的激振电流通过。线圈分别与固定在梁端163′和163”上的第一和第二永久磁铁配合工作。
按本发明的进一步发展，为了抑制与第二基本弯曲振型不同的振型，尤其是为了抑制第一基本弯曲振型及其谐波，设有以涡流原理为基础的制动装置第一部分27和第二部分37。
第一部分27固定在板的前面154的一个区域内，在那里上述机械扭转振动系统的轴线有一个可能的贯穿点通过前面154。
以类似的方式，第二制动装置的第一部分37固定在板的后面的一个区域内，在那里上述扭转振动系统的轴线有一个可能的贯穿点通过此板的后面。
在图15中几乎看不到并因而没有编号的第一制动装置的第二部分(它应当是编号28)安装在一个固定在第一和第二支板24、34上的第一支座29上。此支座只表示在图15中；在图17中它被略去，为的是不遮挡住悬臂15”等的视线。
第二制动装置的第二部分38安装在一个固定在第一和第二支板24、34上的第二支座39上，也就是如图所示借助于折角的“底脚”。这两个支座最好用软磁性材料制造。
制动装置的两个第一部分27、37包括圆柱形的永久磁铁，其中只能在图17中看到永久磁铁271和有关的支座272。制动装置的这两个第二部分是铜片。
借助于制动装置稳定上面曾提及的扭转振动的轴线的瞬时位置。由此防止形成其它的震型，尤其是第一基本弯曲振型及其谐波和/或第二基本弯曲振型的那些谐波，第二基本弯曲振型有一根不同于第一基本弯曲振型的扭转振动轴线。
形成这种振型或这种谐波等效于扭转振动轴线的明显的来回运动，例如参见图12。只要扭转振动的轴线在制动装置第二部分28、38的区域内便会发生这种稳定化。
在本发明的两种方案中可以进一步提高测量精度，只要除了第二基本弯曲振型外还激发第一基本弯曲振型的振动，于是，当然必须略去图15和17的制动装置。
第一基本弯曲振型的激振可利用另一个锁相环路来达到，它在一阶共振频率上工作。在这种情况下传感器提供的信号中既包含二阶共振频率的振动的科里奥利效应引起的相移分量也包括一阶共振频率的振动的科里奥利效应引起的相移分量。因为这两个共振频率大约相差2倍，所以这两个相移分量可借助于电子装置容易地分开。

Claims (20)

1、科里奥利质量流量/密度传感器，它可以装在一根管道内并在工作时流过要测量的流体，包括：
—具有纵轴线的单根直的测量管，测量管有一个进口端和一个出口端；
—固定在进口端和出口端上的支架，
——支架的纵向质量中心线平行于测量管的纵轴线但与之不重合；
—悬臂，
——此悬臂固定在进口端和出口端之间中心处的测量管上，以及
——它在工作时引起测量管或按第一种基本弯曲振型振动，或按比第一基本弯曲振型频率更高的第二种基本弯曲振型振动；
—不断地引起测量管按第二基本弯曲振型振动的激振器，
——此激振器设在进口端与出口端之间中央；以及
—测量管进口侧运动的传感器和测量管出口侧运动的传感器，它们分别位于测量管中心与进口端和出口端之间离它们相同距离处。
2、按照权利要求1所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，支架是一根圆柱形管，它有厚度均匀的壁和有一条纵轴线，后者平行于测量管的纵轴线但与之不重合。
3、按照权利要求1所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，支架是一根圆柱形管，它有厚度只是部分均匀的壁和有一条纵轴线，后者平行于测量管的纵轴线，或与之重合，管壁在沿直径与悬臂相对的第一母线区内至少局部厚于均匀的壁厚和/或在邻近于悬臂的第一母线区内至少局部薄于均匀的壁厚，为的是构成一个配重。
4、按照权利要求3所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，沿直径与悬臂相对的配重固定在管壁上、局部插入管壁内、或与管壁构成一体。
5、按照权利要求1所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，悬臂设计为带孔的盘或板借助于此孔，盘或板可沿测量管滑移。
6、按照权利要求5所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，板或盘由一个半圆环部分和制在它上面的一个矩形部分组成，前者与这个孔同轴。
7、按照权利要求5所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，板或盘有一个约为测量管直径之半的厚度。
8、按照权利要求1所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，测量管在进口侧有一个环形肋和在出口侧有一个环形肋，它们布置在有关的传感器的位置处。
9、按照权利要求1所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，激振器包括
—一个第一部分，它以第一激振力沿着悬臂对称纵轴线与测量管纵轴线交点的方向作用在测量管上，以及
—一个第二部分，它以方向与第一激振力方向相反的第二激振力作用在背对测量管的悬臂端上。
10、按照权利要求1至9之一所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，测量管分别利用等长的管段超出进口端和出口端延伸，等长的管段的各自的自由端固定在一外壳内。
11、按照权利要求1所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，除第二种基本弯曲振型之外，还激起第一种基本弯曲振型振动。
12、科里奥利质量流量/密度传感器，它可以装在一根管道内并在工作时流过要测量的流体，包括：
—具有进口端和出口端的单根直的测量管；
—固定在进口端处并围绕着测量管的进口板；
—固定在出口端处并围绕着测量管的出口板；
—第一支板，它固定在进口板和出口板上并平行于测量管的第一母线延伸；
—第二支板，它固定在进口板和出口板上并平行于沿直径与第一母线相对的测量管第二母线延伸；
—悬臂，
——此悬臂固定在进口端和出口端之间中心处的测量管上，以及
——它在工作时引起测量管或按第一种基本弯曲振型振动，或按比第一基本弯曲振型频率更高的第二种基本弯曲振型振动；
—纵向杆，布置在与悬臂相对的位置并固定在第一和第二支板上，此纵向杆起配重的作用；
—激振器，
——它不断地引起测量管按第二基本弯曲振型振动，以及
——此激振器设在进口端与出口端之间大体中央；以及
—测量管进口侧运动的传感器和测量管出口侧运动的传感器，它们分别位于测量管中心与进口端和出口端之间离它们相同距离处。
13、按照权利要求12所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，悬臂是一块板，它有一个前面、一个后面、一个平行于测量管轴线的扭转振动轴线和一个孔，板借助于此孔可在测量管上滑移，此板由与孔同轴的圆段部分和制在其上的矩形部分组成，矩形部分的一个在中心与测量管直径相交的端面固定在梁的固定面上，梁的长度大于端面并有超出此端面的第一端和第二端，它们分别包括固定面的延续部分。
14、按照权利要求13所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，激振器由固定在梁第一端的固定面延续部分上的第一激振系统和固定在梁第二端的固定面延续部分上的第二激振系统组成，第一和第二激振系统分别包含第一线圈和第二线圈，它们在工作时被彼此反向的激振电流通过。
15、按照权利要求13所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，为了抑制与第二基本弯曲振型不同的振型，
—在板的前面扭转振动轴线有一个可能的贯穿点通过此板的区域内，固定一个以涡流原理为基础的第一制动装置的第一部分；
—在板的后面扭转振动轴线有一个可能的贯穿点通过此板的区域内，固定一个以涡流原理为基础的第二制动装置的第一部分；
—第一制动装置包括一个第二部分，它安装在一个至少固定在第一支板上的第一支座上；以及
—第二制动装置包括一个第二部分，它安装在一个至少固定在第一支板上的第二支座上。
16、按照权利要求14所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，为了抑制与第二基本弯曲振型不同的振型，
—在板的前面扭转振动轴线有一个可能的贯穿点通过此板的区域内，固定一个以涡流原理为基础的第一制动装置的第一部分；
—在板的后面扭转振动轴线有一个可能的贯穿点通过此板的区域内，固定一个以涡流原理为基础的第二制动装置的第一部分；
—第一制动装置包括一个第二部分，它安装在一个至少固定在第一支板上的第一支座上；以及
—第二制动装置包括一个第二部分，它安装在一个至少固定在第一支板上的第二支座上。
17、按照权利要求15所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，制动装置的第一部分是圆柱形永久磁铁；以及，制动装置的第二部分是铜片。
18、按照权利要求16所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，制动装置的第一部分是圆柱形永久磁铁；以及，制动装置的第二部分是铜片。
19、按照权利要求12至18之一所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，测量管分别利用等长的管段超出进口端和出口端延伸，等长管段各自的自由端固定在一外壳内。
20、按照权利要求10所述的科里奥利质量流量/密度传感器，其特征在于，除第二种基本弯曲振型之外，还激起第二种基本弯曲振型振动。
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